Nació en Brodowski, Brasil, el 29 de diciembre de 1903.
Su hogar infantil fue una hacienda cafetera, siendo el segundo de doce hijos de una familia humilde de origen italiano.
Se impresionó cuando era un niño con los pies de los campesinos, que describía como “pies deformes, que pueden contar una historia, semejante a los mapas con montes, valles, ríos y caminos”, hecho que marcaría en un futuro su pintura.
Se formó en la Escuela Nacional de Bellas Artes de Río de Janeiro, en la que ingresó cuando contaba sólo quince años de edad.
Vendió su primera pintura, “Un baile en el campo” cuando solo contaba 18 años, y un año después, en 1922, logró una medalla de bronce en el Salón de Bellas Artes.
Viajó a Europa en 1929, estableciéndose en París tras recorrer varios países entre ellos, España, Inglaterra e Italia, volviendo a Brasil empapado e influenciado por la vanguardia del arte europeo de la década de 1930.

La obra Picasso es evidente en gran parte de la producción artística de Portinari, especialmente en las series Bíblica y Emigrantes. Pintó escenas de la vida cotidiana de su país, con un estilo sin duda brasileño, en el que armonizó el expresionismo europeo con los paisajes y gente de su tierra.
Fue el primer artista sudamericano que expuso de forma individual en el Museo de Arte Moderno de Nueva York, en una muestra que se llamó “Portinari of Brazil”.
Recibió innumerables premios y distinciones en toda su carrera, entre ellos: la Legión de Honor de Francia en 1946; el Guggenheim´s National Award en 1956, y la Medalla al Pintor del Año 1955, concedida por el “International Fine Art Council”.

Varios murales suyos está colgados en el edificio de las Naciones Unidas de Nueva York, en la Biblioteca del Congreso de Washington y en el Ministerio de Educación y Cultura en Río de Janeiro.
Fue muy prolífico, se estima que entre dibujos y pinturas realizó más de cinco mil obras.
Murió a causa de una intoxicación por plomo, en Rio de Janeiro, el 6 de febrero de 1962.