Urodził się w 1566 roku w Rzymie i tam też zaczął pobierać nauki. O własnej ścieżce kształcenia opowiadał później w swoich pismach, podkreślając, że jego pierwszym mistrzem był Francesco Morelli, malarz florencki tworzący w duchu późnego manieryzmu. Jego styl — elegancki, pełen wyrafinowanych póz i wyszukanych kompozycji – dominował w Rzymie w drugiej połowie XVI wieku i stanowił naturalny punkt wyjścia dla młodego artysty.

Początek kariery Baglionego rozgrywał się pomiędzy Rzymem a Neapolem. Jego pierwsze większe zlecenia były pracami o charakterze dekoracyjnym, a wśród najważniejszych wczesnych projektów znalazły się te będące owocem współpracy z Giuseppe Cesarim, zwanym Cavalier d’Arpino i należącym do najbardziej wpływowych malarzy epoki. W 1600 roku Baglione pracował u jego boku przy dekoracji transeptu Bazyliki św. Jana na Lateranie. Dzieło to w pełni odzwierciedlało ducha manieryzmu — z jego bogactwem, dekoracyjnością, teatralnością i elegancją. Kolorystyka przedstawionych scen była jasna i chłodna, a całość zdradzała zamiłowanie do detalu i ornamentu. Kompozycje znamionował silny patos, a malowane postaci przypominały aktorów ustawionych na scenie. Na tym etapie Baglione opanowywał warsztat i zdobywał pozycję, a jego styl był zgodny z oczekiwaniami Kościoła i elit — wytworny, poprawny, przewidywalny.

Wiele wskazywało na to, że twórca ten podąży drogą licznych rzymskich malarzy, którzy rozwijali się w cieniu d’Arpina. Jednakże rok 1600 przyniósł wydarzenie, które odmieniło nie tylko jego karierę, ale także całe malarstwo europejskie.

W tym to roku Caravaggio ukończył dekorację kaplicy Contarelli w kościele San Luigi dei Francesi. Cykl poświęcony św. Mateuszowi stał się sensacją. Jego dramatyczny naturalizm i ostre światłocienie były w rzymskim malarstwie czymś zupełnie nowym. W świecie, który wciąż żył manierystyczną elegancją, Caravaggio stał się rewolucjonistą. Baglione — jak wielu innych — uległ sile tej nowej estetyki i na przełomie stuleci zaczął malować w stylu wyraźnie inspirowanym genialnym Lombardczykiem. W jego pracach pojawiły się ciemne tła, ostre kontrasty światła i cienia, naturalistycznie przedstawiane twarze. Ten krótki okres, trwający zaledwie kilka lat, przyniósł dzieła, które w dorobku Baglionego należą do najlepszych, prezentujących najwyższy poziom artystyczny; są intensywne, dramatyczne, pełne życia. Jednak fascynacja Caravaggiem miała swoją cenę.

Malarz ów, znany z gwałtownego charakteru i niechęci do naśladowców, zareagował wrogo. Gdy w 1603 roku Baglione wystawił w kościele Il Gesù swoją Resurrezione (Zmartwychwstanie), spotkał się z drwiną i ostrą krytyką. Caravaggio, Orazio Gentileschi, Ottavio Leoni i Onorio Longhi napisali dwa poematy satyryczne, w których Baglione został nazwany „hańbą malarstwa”, a jego przyjaciel Tommaso Salini – „językiem jadowitym”, który broni nieudolnego kolegi. Baglione nie pozostał dłużny. W tym samym roku wytoczył Caravaggiowi i jego kompanom proces o zniesławienie. Sprawa była głośna, a protokoły procesu — zachowane do dziś — stanowią jedno z najważniejszych źródeł wiedzy o rzymskim środowisku artystycznym początku XVII wieku.

Po tym konflikcie Baglione stopniowo odchodził od caravaggionizmu. Powrócił do stylu bardziej umiarkowanego, klasycyzującego. Bo choć twórca ten nie cieszył się specjalną sympatią wśród kolegów po fachu, był wysoko ceniony w kręgach kościelnych i arystokratycznych. Miał talent do pozyskiwania protektorów, a jego uprzejmość i dyplomatyczne zdolności sprawiały, że chętnie powierzano mu prestiżowe zlecenia.

Największy zbiór swoich prac pozostawił w kościele Santa Maria dell’Orto, gdzie pracował przez ponad czterdzieści lat (1598–1641). Stworzone tam przez niego freski przedstawiające sceny z życia Marii należą do najważniejszych realizacji rzymskiego malarstwa przełomu epok.

W 1607 roku wykonał dla Bazyliki św. Piotra Resurrezione di Tabita (Wskrzeszenie Tabity) — dzieło dziś zaginione, ale niezwykle ważne, które przyniosło mu tytuł Kawalera Chrystusa. Był to zaszczyt, który otwierał drogę do najwyższych kręgów kościelnych.

Giovanni Baglione zapisał się w historii nie tylko jako malarz, lecz także jako jeden z najważniejszych kronikarzy i niezastąpionych komentatorów życia artystycznego Rzymu XVII wieku. Jego dzieło Żywoty malarzy, rzeźbiarzy i architektów (Le vite de pittori, scultori et architetti) stało się kluczowym źródłem wiedzy o twórcach epoki, zwłaszcza tych działających w Wiecznym Mieście w czasach kontrreformacji. Baglione pisał z perspektywy uczestnika wydarzeń, dzięki czemu jego relacje są żywe i pełne szczegółów. To dzięki niemu znamy wiele faktów z życia Caravaggia, Gentileschiego czy d’Arpina, a także kulisy ich sporów i ambicji. Baglione miał dar obserwacji i potrafił uchwycić charakter opisywanych osób, nawet jeśli czynił to z ironią lub rezerwą. Jego Le vite są nie tylko zbiorem biografii, lecz także świadectwem epoki, w której sztuka była ściśle spleciona z polityką i patronatem duchowieństwa.

Baglione nie był rewolucjonistą, ale okazał się doskonałym barometrem epoki. Reagował na nowe prądy, adaptował je, a potem — zgodnie z oczekiwaniami Kościoła — łagodził i harmonizował.

Zmarł w 1643 roku, pozostawiając bogaty dorobek malarski i literacki. Jego dzieła znajdują się w wielu rzymskich kościołach, a pisma należą do najważniejszych źródeł wiedzy o sztuce wczesnego baroku.

Najważniejsze dzieła malarza w Rzymie:

• Freski w kościele Santa Maria dell’Orto — monumentalny cykl maryjny, obrazy ołtarzowe: m.in. Madonna del Rosario, Święty Karol Boromeusz, Święty Franciszek, Święty Sebastian kurowany przez anioły
• Freski w transepcie Bazyliki św. Jana na Lateranie – m.in. Ofiara złotych naczyń Konstantyna dla papieża Sylwestra
• Kościół Santa Cecilia — Święty Piotr, Święty Paweł, Święty Andrzej 
• Kościół San Francesco a Ripa — Ekstaza św. Franciszka
• Galleria Nazionale d’Arte Antica, Palazzo Barberini/Palazzo Corsini — Święty Jan Chrzciciel, Amor ziemski i amor niebiański, Salome, Herodiada i Herod z głową św. Jana Chrzciciela, Święty Hieronim
• Bazylika Santa Maria Maggiore – freski w kaplicy Paulińskiej
• Kościół Santi Quattro Coronati — Święty Sebastian leczony przez święte Irenę i Lucinię 
• Galleria Borghese — Judyta z głową Holofernesa, Ecce homo
• Muzea Watykańskie — Święty Sebastian 
• Kościół Sant’Agostino — Święty Tomasz z Villanueva
• Kościół San Nicola in Carcere — Święty Mikołaj 
• Kościół Santa Maria sopra Minerva — Święty Dominik