Hijo de un violinista, nació en Venecia. Orientado hacia la carrera eclesiástica, fue ordenado sacerdote en 1703; un año después, parece ser que por una enfermedad bronquial posiblemente asma, se le negó la facultad de celebrar misa. En 1704 ingresó como profesor de violín en el Pío Ospedale della Pietá, institución destinada a formar muchachas huérfanas. Ligado durante varios años a tal labor, muchas de sus composiciones fueron estrenadas por la orquesta femenina. Así sus primeras sonatas y los doce conciertos que conforman la colección L'estro armonico, op.3, que le dieron renombre en poco tiempo en toda Europa, no solo como compositor sino también, y no en menor medida, como violinista, ya que fue uno de los grandes de su tiempo. Su innovador uso de escalas rápidas y arpegios contribuyó al desarrollo de la técnica del violín. Su biógrafo asegura que "basta con observar las dificultades de las partes solistas de sus conciertos o sus sonatas de cámara, para advertir el alto nivel técnico que poseía en este campo."
Ya célebre, la ópera, el único género que garantizaba grandes beneficios a los compositores de la época, atrajo también su atención, a pesar de que su condición de eclesiástico en principio le impedía abordar un espectáculo considerado en exceso mundano y poco edificante. De hecho, sus superiores siempre recriminaron a Vivaldi su escasa dedicación al culto y sus costumbres laxas. Inmerso en el mundo teatral como compositor y empresario, Ottone in Villa fue la primera de sus óperas, seguida por Orlando furioso, Armida, Tito Manlio y L'Olimpiade, hoy día solo esporádicamente representadas.
Su celebridad alcanzó el máximo con la publicación de sus importantes colecciones instrumentales Il cimento dell'armonia e dell'inventione que incluye Las cuatro estaciones y La cetra. Pero cerca de 1740 el público veneciano empezó a mostrar menor interés por su música, por lo que pasó a probar suerte en Viena, donde falleció, en la más absolutapobreza, un mes después de haber llegado.
A pesar de este desgraciado final, y de un largo periodo de olvido, su música mantiene en la actualidad, en todo el mundo, la celebridad de su nombre.