Pintor, considerado junto a Eduardo Rosales uno de los pintores españoles más importantes del siglo XIX después de Goya. Perteneciente a una familia de tradición artesanal, muestra desde joven predisposición para la pintura y comienza a asistir a la Escuela de Arte Municipal. Al quedar huérfano a la edad de catorce años, su abuelo se ocupa de su tutela y educación. Gracias a una pequeña ayuda económica de dos eclesiásticos de Reus, en 1850 se trasladan a Barcelona con cartas de presentación para el escultor Domingo Talarn. Colabora en el taller de Talarn e ilumina fotografías para subsistir y logra entrar en la Escuela de Bellas Artes a la que asistirá entre 1853 y 1857, teniendo como profesores a Pablo Milá, Claudio Lorenzale y Luis Rigalt. Asiste al mismo tiempo a la escuela privada Lorenzale, lo que determinará su inclinación por la pintura romántica en esta primera etapa de su producción artística. En el año 1858 se traslada a Roma gracias a una beca de ampliación de estudios y asiste a la Academia Chigi. Allí se relaciona con otros pensionados españoles y frecuenta las tertulias del Café Greco. La Diputación de Barcelona le propone viajar a Marruecos para pintar los encuentros bélicos que allí estaban teniendo lugar, lo que dará un giro total a su trayectoria. La luz de Marruecos y el exotismo del lugar y de sus gentes le hacen interesarse por aspectos totalmente desconocidos en su producción anterior. En 1860 comienza sus bocetos para la batalla de Wad-Rass, visita Madrid y frecuenta el Prado, donde se interesa por la obra de Velázquez y Goya y conoce a su futuro suegro, Federico de Madrazo, entonces director del Real Museo del Prado y de la Academia de Bellas Artes de San Fernando. De vuelta a Barcelona se le ofrece la posibilidad de viajar por Europa para visitar los más importantes museos.
Con ocasión de la exposición de su pintura en el estudio de su amigo Sans Cabot en Madrid en junio de 1866, Federico de Madrazo se interesa vivamente por su obra y le invita a su casa. Allí conoce a Cecilia de Madrazo, la que será su futura esposa. Aprovecha para visitar Toledo, donde descubre a El Greco. Una vez más se instala en Roma. En junio de 1867 expone en Madrid en el estudio de Federico de Madrazo y fija la fecha de su boda con Cecilia. Aprovecha para visitar el Prado y estudiar a Ribera, Goya y Velázquez. El matrimonio se celebra en noviembre de 1867 en la madrileña iglesia de San Sebastián y trasladan su residencia momentáneamente a Madrid, hasta junio de 1868 que se instalan en Roma. Con motivo de su boda pinta La vicaría, su obra más famosa en vida, en la que trabajará durante mucho tiempo y por la que cobrará una suma altísima. La exposición en la galería de Goupil el año 1870 consolida su fama; la crítica, entre otros de Théophile Gautier, le es muy favorable. La decisión de trasladarse a Granada, junto con toda su familia, le permite afrontar nuevos temas que interpreta con mayor libertad. Se alojan en la Fonda de los Siete Suelos en la Alhambra. Allí se unen Martín Rico y su mujer y se encuentra tan a gusto que planea quedarse definitivamente en la ciudad. Sin embargo, la muerte de su criado Spiner, al cuidado de su estudio romano, acaecida en 1872, le obliga a volver a Italia. En mayo de 1874, decidido a romper su compromiso con Goupil, viaja a París y se aloja en casa de su cuñado Raimundo de Madrazo. De regreso a Roma decide pasar el verano en Nápoles y alquila una casa en Portici, lugar de encuentro de artistas. Pinta el Desnudo en la playa de Portici y Los hijos del pintor, María Luisa y Mariano, en el salón japonés, ambas caracterizadas por la pincelada suelta y espontánea, manifestando en la última de ellas la influencia de la pintura japonesa. En otoño, cuando se encontraba trabajando de nuevo en Roma, se le diagnostica una úlcera de estómago que se agrava y le causa la muerte por hemorragia el día 21 de noviembre de 1874.