Sansovino s-a născut în Florența. În jurul anului 1501 intră în atelierul lui Andrea Sansovino; mai târziu el va adopta acest nume. În jurul anului 1506 merge la Roma, la invitația lui Giuliano da Sangallo, unde îi va cunoaște pe Bramante și Rafael. Sangallo îl va angaja ca ucenic pentru Palatul Belvedere din Vatican. În Roma, a lucrat mai întâi ca sculptor și restaurator de statui antice. În anul 1511 se întoarce la Florența. Prima sa lucrare importantă a fost o statuie florentină a Sf. Iacob pentru Domul din Florența și o statuie a lui Bacchus pentru Giovanni Bartolini. Când Papa Leon al X-lea a anunțat un concurs pentru proiectul bazilicii San Lorenzo, Sansovino a fost învins de Michelangelo. Din 1518 până în 1527 rămâne din nou la Roma, unde a lucrat, de asemenea, și ca arhitect, pe lângă activitatea sa de sculptor. De atunci datează proiectele bisericilor San Giovanni dei Fiorentini și San Marcello al Corso. Din cauza evenimentului militar Sacco di Roma de către trupele împăratului Carol Quintul, construcția bisericii San Marcello a fost întreruptă și Sansovino s-a refugiat, ca și mulți dintre colegii săi din Roma. În călătoria sa în Franța, a făcut o oprire în Veneția, pe care nu a mai părăsit-o până la sfârșitul vieții, cu excepția unei vizite in orașul său natal, Florența, în anul 1540.