Neuville pocházel sice z velmi bohaté právnické rodiny, ale vždycky si přál být vojákem. Proto se dal roku 1856 zapsat na námořnickou akademii "École Navale" v bretaňském Lorientu, kde se také začal zajímat o umění. Již po prvním roce ho však jeho otec donutil školu opustit a studovat práva. Neuville se však přes odpor rodiny vydal do Paříže studovat malířství. Jen obtížně získal místo v ateliéru Françoise-Edouarda Picota, ale dlouho v něm nezůstal, protože ho Picotovy učitelské metody znechucovaly. Studoval pak u proslulého malíře Eugèna Delacroixe a již jeho první výstava roku 1859 skončila úspěchem. Brzy získal všeobecné uznání svými obrazy z krymské, britsko-zuluské a zejména z francouzsko-pruské války, které se zúčastnil jako francouzský důstojník. Roku 1881 se stal důstojníkem řádu čestné legie. Mnoho jeho obrazů se dnes nachází v petrohradské Ermitáži a v Metropolitním muzeu umění v New Yorku.