Filho mais novo de 11 irmãos de um barão francês da infantaria, entra para o Exército aos 24 anos. Abandona a carreira militar para dedicar-se à medicina e à botânica em 1768. Dez anos depois, publica os três volumes de Flora Francesa, obra que lhe vale a nomeação como botânico do herbário real. Em 1793 assume o cargo de professor de zoologia do Museu de História Natural de Paris.
Em 1801 apresenta a distinção entre os animais vertebrados e os invertebrados emHistória Natural dos Animais sem Vértebras. Em Filosofia Zoológica, de 1809, expõe pela primeira vez sua teoria da evolução, mais tarde conhecida como lamarckismo. Como precursor da teoria de Darwin, defende a ideia de que a necessidade de se adaptar às mudanças do meio ambiente é o que explica a evolução das espécies, ao transmitir a mutação às futuras gerações.
A tese é rejeitada pelos meios científicos, e Lamarck morre na miséria, em Paris. É considerado hoje fundador da biologia como ramo específico da ciência.