Benvenuto nasceu em Florença, onde a sua família teve propriedades rurais durante três gerações. O seu pai, Giovanni Cellini, construía e tocava instrumentos musicais, a sua mãe era Maria Lisabetta Granacci e era o segundo filho. O seu pai desejava que ele o ajudasse a fabricar instrumentos musicais, embora tivesse uma inclinação para trabalhar metais. Mas concordou que, aos quinze anos, ele fosse aprender a profissão de ourives com Antonio di Sandro, chamado Marcone. Durante sua juventude, teve problemas com brincadeiras juvenis, sendo banido durante seis meses para Siena, onde trabalhou com Francesco Castoro, chamado Fracastoro, ourives. Então mudou-se para Bolonha, onde fez progressos como ourives e começou a tocar flauta. Depois de visitar Pisa e voltar duas vezes a Florença, foi para Roma, com dezanove anos. Atraiu a atenção para si com alguns trabalhos para o bispo de Salamanca, que o introduziu perante o Papa Clemente VII. É dessa época um de seus mais celebrados trabalhos, o medalhão Leda e o Cisne (hoje em Viena), com o torso e a cabeça de Leda executados em pedra. O papa contratou-o como flautista.
No ataque a Roma de Constable de Bourbon, que ocorreu logo a seguir, Cellini pegou em armas para defender os estados papais. Nas suas próprias palavras, ele foi a mão que feriu o inimigo do Papa. A sua fama facilitou a sua reconciliação com os magistrados de Florença e ele pode voltar a visitar a sua cidade natal, onde trabalhou em várias medalhas, as mais famosas Hércules e o leão de Neméia, e Atlas suportando o globo, que mais tarde acabaram na posse de Francisco I da França. Depois de uma passagem por Mântua, volta a Roma, trabalhando em jóias e medalhas. Retomando o seu lado belicoso, mata o assassino do seu irmão, em 1529, tendo fugido para Nápoles. Pela influência de vários notáveis, obteve o perdão e, com a ajuda do Papa Paulo III, é recolocado no seu cargo, não obstante o homicídio de um ourives, mais por acidente do que por malícia, que comete nesse intervalo de tempo. Amigo de Pierluigi Farnese, filho natural do papa, consegue escapar aos seus captores, no entanto acaba algum tempo preso no Castelo de Sant’Angelo, sob a acusação de trocar as gemas da Tiara Papal. A convite de Francisco I trabalha em Fontainebleau e Paris, mas vê-se envolvido em intrigas da corte e acaba regressando em 1545 a Florença, onde se ocupa de diversas obras e da rivalidade com o também escultor Baccio Bandinelli, que acaba por acusá-lo publicamente de sodomia. Envolve-se nas obras de fortificação de sua cidade durante a guerra com Siena e também nas suas belas obras de arte, acaba vendo o seu valor reconhecido pelos duques e ganha a admiração de seus compatriotas. Cellini morre em Florença, em 1571, e foi enterrado na Igreja de Nossa Senhora da Anunciação, com grande pompa.