Johann Sebastian Bach urodził się 21 marca 1685 w niemieckim mieście Eisenach. Był synem muzyka miejskiego Johanna Ambrosiusa Bacha (1645–1695) i Marii Elisabeth Lämmerhirt (1644–1694). Pochodził z osiadłej w Turyngii i Saksonii rodziny luterańskiej o długich tradycjach muzycznych, sięgających XVI wieku.

W latach 1692–1695 Jan Sebastian uczęszczał do szkoły łacińskiej przy kościele św. Jerzego (w tej samej szkole 200 lat wcześniej uczył się Marcin Luter. Ojciec uczył młodego Bacha gry na skrzypcach oraz klawesynie, podczas gdy jego stryj Johann Christoph, organista w Georgenkirche w Eisenach udzielał Janowi Sebastianowi lekcji gry na organach. Bach był bardzo zdolnym uczniem i w krótkim czasie opanował sztukę gry na tych instrumentach.
Matka Bacha zmarła w 1694 roku, a dziewięć miesięcy później, zmarł także jego ojciec. Osierocony Jan Sebastian nie miał jeszcze 10 lat, gdy opiekę nad nim oraz jego bratem Johannem Jakobem, przejął najstarszy brat Johann Christoph (1671–1721), organista w St. Michaeliskirche w niedalekim Ohrdruf.

Jan Sebastian uczęszczał do miejscowego liceum, które dało mu solidne podstawy wykształcenia humanistycznego. W domu brata chłopiec uczył się gry na różnych instrumentach, przepisywał też kompozycje ówczesnych mistrzów, podobno także przy świetle księżyca]. Kiedy w tamtejszym kościele montowano nowe organy, starszy brat pozwalał młodemu Bachowi przyglądać się. Praktyczna wiedza o budowie organów przydała się później w grze. Jan Sebastian był przede wszystkim organistą, w późniejszych latach grał też na klawesynie, klawikordzie oraz na skrzypcach, altówce, być może także na lutni. W czasach jego młodości fortepian jeszcze praktycznie nie istniał.

Wybitny talent Jana Sebastiana, edukowanego muzycznie pod okiem brata, został zauważony przez kantora liceum, który przekonał Johanna Christopha, by wysłać chłopca na dalszą naukę do Lüneburga w odległej Dolnej Saksonii.

Po skończeniu w 1703 roku nauk gimnazjalnych w Lüneburgu (w wieku 18 lat, wcześnie jak na tamte czasy), Bach nie zdecydował się na kontynuację nauki. Odpowiednio przygotowany, i już w dużym stopniu ukształtowany artystycznie, wybrał zawód muzyka. Najął się do kapeli dworskiej księcia Jana Ernesta III w Weimarze. Niedługo pozostawał na tym stanowisku, kilka miesięcy później został drugim organistą w Arnstadt oraz opiekunem chóru uczniowskiego, przenosząc się z powrotem na południe. Konsystorz nie był zadowolony z jego pracy, przełożeni krytykowali organistę za niezrozumiałe, rozbudowane improwizacje podczas nabożeństw.
Bezpośrednią przyczyną rezygnacji z zatrudnienia był jednak konflikt, do którego doszło po wyprawie kompozytora do Lubeki w celu usłyszenia gry organowej Dietricha Buxtehudego. Wyprawa ta obrosła wśród biografów kompozytora w legendę: część z nich utrzymuje, że dotarł tam pieszo. Samowolne przedłużenie urlopu było nie do przyjęcia dla przełożonych. Czas Bacha w Arnstadt dobiegł końca.

Nową pracę znalazł Bach w niewielkim Mühlhausen/Thüringen, gdzie został organistą w kościele św. Błażeja (1707). Oprócz gry zaznaczył się zaprojektowaniem przebudowy tutejszych organów, co świadczy o posiadanych kompetencjach i autorytecie, jakim się cieszył w tak młodym wieku.
17 października 1707 roku w Dornheim koło Arnstadt 22-letni Bach poślubił swoją daleką kuzynkę, Marię Barbarę, córkę organisty. Miał z nią siedmioro dzieci, czworo z nich przeżyło do wieku dorosłego.

Okres weimarski był bardzo twórczy dla Bacha. Powstało wówczas wiele znakomitych dzieł organowych, zarówno monumentalnych, wirtuozowskich, opartych na sztuce kontrapunktycznej, jak i drobniejszych, wywiedzionych z tradycji chorału luterańskiego. Przypuszczalnie wtedy kompozytor napisał Passacaglię i fugę c-moll (BWV 582). Rozpoczął też pracę nad Orgelbüchlein, mającym służyć jego synowi, Wilhelmowi Friedemannowi. Ta „książeczka” zawiera tradycyjne luterańskie hymny kościelne, ułożone w sposób łatwy do nauki dla adeptów gry na organach. Dzieło jest wprawdzie niekompletne, ale i tak ukazuje, jak ważnym źródłem inspiracji był dla Bacha chorał protestancki. Świadczy też o nieprzeciętnych zdolnościach pedagogicznych.
W 1718 odwiedził Drezno, aby zapoznać się z ożywionym życiem muzycznym na dworze Augusta II. Na elektorskim dworze działał m.in. znany organista Christian Petzold, czeski kompozytor Jan Dismas Zelenka, przebywał tam też zespół operowy z Wenecji pod dyrekcją Antonia Lottiego.

Jan Sebastian Bach był kantorem w kościele św. Tomasza od końca maja 1723 roku i funkcję tę sprawował do śmierci. Objęcie posady w Lipsku wymagało odwagi, gdyż wiązało się z obniżeniem pozycji w hierarchii społecznej: z kapelmistrza książęcego Bach stał się z powrotem kantorem miejskim.
W 1729 Bach został dyrektorem Collegium Musicum, założonego na lipskim uniwersytecie przez Georga Philippa Telemanna. Stanowisko to miało charakter wyłącznie prestiżowy, było potwierdzeniem lokalnego statusu kompozytora. Podczas cotygodniowych koncertów, z którymi wiązała się nowa funkcja, Jan Sebastian prezentował własne kompozycje, głównie instrumentalne (część z nich zaginęła). Stowarzyszenie z biegiem lat straciło na znaczeniu i Bach zrzekł się kierownictwa, nie wiadomo jednak dokładnie kiedy to nastąpiło.

W 1733 Bach rozpoczął starania o tytuł nadwornego kompozytora Augusta III Sasa, króla Polski i elektora Saksonii. Zadedykował królowi Kyrie i Gloria, dwie pierwsze części z Mszy h-moll (BWV 232), a następnie kilka kantat, m.in. na koronację w Krakowie.
Pod koniec życia Bach ukończył pracę nad Mszą h-moll, zwaną Wielką, która obok nowych części, skomponowanych w Lipsku, zawierała fragmenty pochodzące z dzieł skomponowanych wcześniej. Wielka msza h-moll, uznawana za jedno z największych arcydzieł muzyki chóralnej, nigdy nie została wykonana za życia autora.
Niedokończone dzieło Kunst der Fuge (Sztuka fugi, BWV 1080), powstawało w czasie kilku ostatnich miesięcy przed śmiercią Bacha. Składa się z osiemnastu skomplikowanych fug i kanonów, utworzonych na bazie prostych tematów. Ostatnia, niedokończona fuga potrójna, kończy się niespodziewanie po wprowadzeniu trzeciego tematu, bazującego na literach jego nazwiska (B-A-C-H). Dzieło to jest przez wielu uważane za szczytowe osiągnięcie techniki polifonicznej.

W Lipsku artysta przyjaźnił się z poetą Christianem Friedrichem Henricim, zwanym Picanderem, który pisał libretta do wielu jego utworów. Bach z żoną gościli w swoim domu wielu muzyków niemieckich, między innymi Telemanna, który był jednym z ojców chrzestnych Carla Philippa Emanuela. Pobożność Bacha nie kolidowała z rubasznym humorem, z którego był znany. Kompozytor uwielbiał zabawy, lubił wino.

W 1749 roku Bachowi pogorszył się wzrok, zaćma w krótkim czasie spowodowała całkowitą ślepotę. Operacja angielskiego okulisty John Taylor (1703–1772) w Lipsku między 28 marca a 7 kwietnia 1750 r. przyniosła chwilową poprawę, jednak już kilka dni później potrzebna była kolejna interwencja chirurgiczna. W ranę wdała się infekcja, po czym w kilka miesięcy zdrowie kompozytora zupełnie się pogorszyło. Śmierć nastąpiła 28 lipca 1750 roku w wyniku wylewu krwi do mózgu, który spowodował niemal całkowity paraliż. Trzy dni po śmierci, 31 lipca 1750 r., Bach został pochowany w Johannisfriedhof w Lipsku.

Jan Sebastian Bach jest autorem ponad 1000 znanych utworów, skatalogowanych w XX w. przez Wolfganga Schmiedera (katalog Bach-Werke-Verzeichnis, w skrócie BWV). Wiele kompozycji zaginęło, w tym co najmniej kilkadziesiąt kantat (zachowane roczniki są niekompletne), prawdopodobnie także dwie z czterech pasji, opartych na ewangeliach Nowego Testamentu.
Bach sięgał po wszystkie współczesne sobie gatunki muzyczne, poza operą. Pisał utwory na organy i klawesyn, komponował fugi, muzykę chóralną oraz kameralną. Był mistrzem muzyki polifonicznej – doprowadził do doskonałości barokową formę fugi (Das Wohltemperierte Klavier, Kunst der Fuge). W sposób mistrzowski posługiwał się kontrapunktem.


Trzy utwory Bacha zostały nagrane na pozłacanym dysku Voyager Golden Record, umieszczonym na dwóch sondach programu Voyager wystrzelonych w przestrzeń kosmiczną w 1977 roku. Jedyny zachowany autentyczny portret Bacha wyszedł spod pędzla Eliasa Gottloba Haussmanna, cztery lata przed śmiercią kompozytora. W 2008 szkocka uczona Caroline Wilkinson na podstawie czaszki artysty dokonała przy pomocy technik komputerowych rekonstrukcji jego twarzy.