Nacido en una hacienda de café, en el interior del Estado de São Paulo, segundo de una familia de doce hijos de inmigrantes italianos pobres, Candido Portinari se interesó desde temprano por el arte. Dejó una obra que revela la saga, la tragedia y la fuerza de los trabajadores brasileños. Estudió en la Escuela Nacional de Bellas Artes (ENBA), en Río de Janeiro, entre los años 1919 y 1921. En 1923 recibió sus primeros premios en las exposiciones de la ENBA. En 1924 pintó el cuadro Baile na roça, hito del arte social en Brasil, que, sin embargo, fue rechazado por el jurado de la ENBA. En 1928 recibió el Premio de Viaje al Extranjero, de la exposición General de Bellas Artes, con el Retrato do poeta Olegário Mariano, que lo llevó a Europa.
Su primera exposición individual tuvo lugar en 1929, en el Palace Hotel de Río de Janeiro. Vivió algún tiempo en París, donde conoció a su esposa, María Victoria Martinelli. En 1931 regresó a Brasil y, en 1934, pintó el cuadro Despejados. Un año después recibió la segunda Mención de Honor en el Carnegie International - Exhibition, de Pittsburgh (Estados Unidos), con el cuadro Café. Entre 1935 y 1939 dio clases en la Universidad del Distrito Federal, en Río de Janeiro, y en esa ciudad realizó frescos para el edificio del Ministerio de Educación y Salud, retratando las diferentes actividades del trabajador rural brasileño.
En 1939, Portinari creó tres grandes paneles para el Pabellón de Brasil en la Feria Mundial de Nueva York. En ese mismo año, el Museo de Arte Moderno de Nueva York adquirió su pintura Morro do Rio, la única obra de un artista sudamericano que ha figurado en la exposición de los mayores cuadros de los siglos XIX y XX. En 1940 participó en una exposición colectiva de arte latinoamericano en el Riverside Museum de Nueva York y en otras dos, individuales, en el Instituto de Artes de Detroit y en el Museo de Arte Moderno de Nueva York, tituladas Portinari of Brazil. En 1942 realizó un mural para la Fundación Hispánica de la Biblioteca del Congreso en Washington, en el mismo año en que conoció el Guernica de Picasso, el cual le causó un gran impacto.
En 1945 incursionó en la vida política, presentándose como candidato a diputado por el Partido Comunista Brasileño (PCB), pero no resultó electo. En ese mismo año inició el polémico mural São Francisco se despojando das vestes para el altar de la Iglesia de Pampulha, en la ciudad de Belo Horizonte. En 1946 realizó la primera exposición en París, en la Galería Charpentier y, a continuación, fue condecorado con la Legión de Honor de Francia. Entre 1948 y 1949 vivió como exiliado en Uruguay, luego de las tensiones que siguieron a la prohibición del PCB. A su participación en la Bienal de Venecia, en 1950, le sucedieron diversas exposiciones en Europa. En 1951 recibió una sala especial en la I Bienal de São Paulo. En 1952 realizó el panel A chegada da família real portuguesa à Bahia, para el Banco del Estado de Bahía.
En 1954 elaboró, por encargo del Banco Portugués de Brasil, el panel Descobrimento do Brasil. En ese mismo año tuvo los primeros síntomas de intoxicación por exposición a la pintura. En 1955 recibió la Medalla de Oro al mejor pintor del año, concedida por el International Fine Arts Council de Nueva York, y también una sala especial en la III Bienal de São Paulo. En esa época fue duramente criticado por los defensores del abstraccionismo, por aquel entonces en franco ascenso en Brasil. En 1956 expuso en Israel. Al año siguiente, en la sede de la Organización de las Naciones Unidas, en Nueva York, fue instalado su mural más famoso, Guerra e paz. En 1956 comenzó a escribir sus memorias, que resultaron en el libro Retalhos de minha infância.
En 1957 realizó exposiciones en París y Munich, y en 1958 participó en la exposición 50 Años de Arte Moderno, en el Palais des Beaux Arts, en Bruselas, en la cual su cuadro Enterro na rede, perteneciente a la serie Retirantes, resultó elegido como una de las cien óperas primas del siglo. En ese mismo año recibió una sala especial en la I Bienal de Artes Plásticas de la Ciudad de México y, al año siguiente, la V Bienal de São Paulo presentó una retrospectiva de sus obras.
Ante la prohibición de usar pinturas por orden médica, viajó a París, donde escribió poemas, aunque pronto volvió a pintar. En 1961 su salud empeoró y, al año siguiente, falleció mientras preparaba una gran exposición encargada por la Municipalidad de Milán.