Joaquín Sorolla y Bastida fue el hijo mayor de un comerciante, también llamado Joaquín, y su esposa, Concepción Bastida. Su hermana, Concha, nació un año después. En agosto de 1865, ambos niños quedaron huérfanos cuando sus padres murieron, posiblemente a causa del cólera. Desde entonces, fueron cuidados por su tía y su tío maternos.
Recibió su educación artística inicial, a la edad de catorce años, en su ciudad natal, y luego estudió con varios maestros, incluyendo a Cayetano Capuz y Salustiano Asenjo. A los dieciocho años, viajó a Madrid, donde estudió intensamente las obras maestras del Museo del Prado. Después de cumplir con su servicio militar, a los veintidós años, Sorolla obtuvo una beca que le permitió estudiar pintura durante cuatro años en Roma, donde fue acogido y encontró estabilidad bajo el ejemplo de F. Pradilla, el director de la Academia Española en Roma. Una larga estancia en París en 1885 le proporcionó su primera exposición a la pintura moderna; de especial influencia fueron las exposiciones de Jules Bastien-Lepage y Adolf von Menzel. De regreso en Roma, estudió con José Benlliure, Emilio Sala y José Villegas.
En 1888, Sorolla regresó a Valencia para casarse con Clotilde García del Castillo, a quien había conocido por primera vez en 1879 mientras trabajaba en el estudio de su padre. Para 1895, ya tendrían tres hijos juntos: María, nacida en 1890, Joaquín, nacido en 1892, y Elena, nacida en 1895. En 1890 se mudaron a Madrid, y durante la siguiente década, los esfuerzos artísticos de Sorolla se centraron principalmente en la creación de grandes lienzos con temas orientalistas, mitológicos, históricos y sociales, para exhibir en salones y exposiciones internacionales en Madrid, París, Venecia, Múnich, Berlín y Chicago.
Su primer gran éxito lo alcanzó con "Otra Margarita" (1892), que recibió una medalla de oro en la Exposición Nacional de Madrid, y posteriormente el primer premio en la Exposición Internacional de Chicago, donde fue adquirida y donada al Museo de la Universidad de Washington en St. Louis, Missouri. Pronto se hizo famoso y reconocido como el líder de la moderna escuela española de pintura. Su cuadro "El regreso de la pesca" (1894) fue muy admirado en el Salón de París y adquirido por el estado para el Museo del Luxemburgo. Este cuadro señaló la dirección de su producción artística madura.
Un punto de inflexión aún mayor en la carrera de Sorolla se marcó con la pintura y exposición de "Triste herencia" (1899), un lienzo extremadamente grande y altamente acabado para la consideración pública. El tema era una representación de niños discapacitados bañándose en el mar en Valencia, bajo la supervisión de un monje. La pintura le valió a Sorolla su mayor reconocimiento oficial, el Gran Premio y una medalla de honor en la Exposición Universal de París en 1900, y la medalla de honor en la Exposición Nacional de Madrid en 1901.
Con esta pintura, Sorolla dejó de ser un artista de salón y nunca más regresó a temas de conciencia social tan evidentes. Al mismo tiempo, pintó una serie de bocetos preparatorios en óleo para "Triste herencia" con la mayor luminosidad y maestría, que anunciaban un creciente interés en la luz brillante y en un manejo hábil del medio. Sorolla valoraba tanto estos bocetos que regaló dos de ellos a artistas estadounidenses; uno a John Singer Sargent y otro a William Merritt Chase.
La exposición en la Exposición Universal de París de 1900 le valió a Sorolla una medalla de honor y su nombramiento como Caballero de la Legión de Honor; en los próximos años, fue honrado como miembro de las Academias de Bellas Artes de París, Lisboa y Valencia, y como Hijo Predilecto de Valencia.
Una exposición especial de sus obras, que incluían temas figurativos, paisajes y retratos, en las Galerías Georges Petit en París en 1906 eclipsó todos sus éxitos anteriores y le valió su nombramiento como Oficial de la Legión de Honor. La muestra incluyó casi 500 obras, desde pinturas tempranas hasta escenas recientes de playas bañadas por el sol, paisajes y retratos, una productividad que sorprendió a los críticos y fue un triunfo financiero. Aunque exposiciones posteriores de gran envergadura en Alemania y Londres fueron recibidas con más moderación, durante su visita a Inglaterra en 1908, Sorolla conoció a Archer Milton Huntington, quien lo nombró miembro de la Sociedad Hispánica de América en la ciudad de Nueva York y lo invitó a exponer allí en 1909. La exhibición incluyó 356 pinturas, de las cuales se vendieron 195. Sorolla pasó cinco meses en Estados Unidos y pintó más de veinte retratos.
Aunque el retrato formal no era el género preferido de Sorolla, ya que podía restringir su apetito creativo y reflejar su falta de interés en sus sujetos, aceptar encargos de retratos resultó rentable, y plasmar a su familia era irresistible. En ocasiones, la influencia de Velázquez era predominante, como en "Mi familia" (1901), una referencia a Las Meninas que agrupaba a su esposa e hijos en primer plano, con el pintor reflejado, trabajando, en un espejo distante. Otras veces, era evidente su deseo de competir con su amigo John Singer Sargent, como en "Retrato de la Sra. Ira Nelson Morris y sus hijos" (1911). Una serie de retratos realizados en Estados Unidos en 1909, encargados a través de la Sociedad Hispánica de América, culminó con el "Retrato del Sr. Taft, Presidente de Estados Unidos", pintado en la Casa Blanca, evocando sesiones cordiales entre el pintor y el presidente.
La aparición de la luz del sol siempre despertaba su interés, y en exteriores encontraba los lugares ideales para sus retratos. Así, no solo su hija posó de pie en un paisaje iluminado por el sol para "María en La Granja" (1907), sino también la realeza española, como en el "Retrato del Rey Alfonso XIII con uniforme de húsar" (1907). Para el "Retrato del Sr. Louis Comfort Tiffany" (1911), el artista estadounidense posó sentado en su caballete en su jardín de Long Island, rodeado de exuberantes flores. La culminación de esta idea se encuentra en "Mi esposa e hijas en el jardín" (1910), donde la idea del retrato tradicional da paso a la pura y fluida delicia de una pintura construida con gruesos pasajes de color, fusionando el amor de Sorolla por su familia y la luz del sol.
A principios de 1911, Sorolla visitó Estados Unidos por segunda vez y expuso 161 pinturas nuevas en el Art Institute de Chicago. Más tarde ese mismo año, Sorolla se reunió con Archer M. Huntington en París y firmó un contrato para pintar una serie de óleos sobre la vida en España. Los lienzos, que se instalarían en la Sociedad Hispánica de América, variarían de 12 a 14 pies de altura y tendrían una longitud total de 227 pies. En total, habría catorce paneles grandes. Este encargo importante sería el que dominaría los últimos años de la vida de Sorolla.
Huntington había imaginado que el trabajo representaría la historia de España, pero el pintor prefería el término menos específico "Visión de España", optando finalmente por representar las regiones de la Península Ibérica, y lo llamó "Las Provincias de España". A pesar de la inmensidad de los lienzos, Sorolla pintó todos menos uno al aire libre, y viajó a lugares específicos para pintarlos: Navarra, Aragón, Cataluña, Valencia, Elche, Sevilla, Andalucía, Extremadura, Galicia, Guipúzcoa, Castilla, León y Ayamonte. En cada lugar, pintó modelos posando con trajes locales. Cada pintura celebraba el paisaje y la cultura de su región, panoramas compuestos por multitudes de trabajadores y lugareños. Para 1917, estaba, según su propia admisión, exhausto. Completó el último panel a mediados de 1919.
Sorolla sufrió un derrame cerebral en 1920 mientras pintaba un retrato en su jardín en Madrid. Paralizado durante más de tres años, falleció en 1923. La sala que albergaba las "Provincias" en la Sociedad Hispánica de América se abrió al público en 1926.