Estuda filosofia e lógica em Nápoles a partir de 1562. Três anos depois, entra para o convento dominicano de San Domenico Maggiore e adota o nome de Giordano. É ordenado padre em 1572. Suspeito de heresia, por seus estudos sobre o Universo, é chamado a Roma em 1576.
Em 1578 é excomungado pela Igreja Católica e começa a participar da Igreja Calvinista, que abandona pouco tempo depois. Em 1581 muda-se para Paris, onde publica três ensaios sobre a memória e a comédia Il Candelaio (1582).
No ano seguinte, frequenta a universidade de Oxford, na Inglaterra, em que aprofunda os estudos sobre a teoria de Copérnico de que a Terra gira em torno do Sol. Reafirma a mesma ideia no livro Cena de le Ceneri (1582), que contesta os ensinamentos astronômicos da Bíblia.
Retorna à Itália em 1591, convidado pelo aristocrata veneziano Giovani Mocenigo, interessado em suas investigações filosóficas. Por causa de suas ideias, é denunciado à Inquisição pelo próprio anfitrião no ano seguinte. Enviado a Roma, é processado e fica preso durante sete anos. Como não renega suas teses, é condenado à morte e queimado vivo em Roma.