Hijo segundo de un modesto funcionario, estudió en el colegio de los Escolapios y en el Instituto de San Isidro. Ingresó en 1851 en la Real Academia de Bellas Artes de San Fernando, donde fue alumno de Federico Madrazo.
Llegó a Roma en octubre de 1857, por sus propios medios y sin ayuda oficial, aunque más tarde conseguiría que le concedieran una pensión extraordinaria. Se unió al grupo de pintores españoles que se reunían en elAntiguo Caffè Greco (Casado del Alisal, Dióscoro Puebla, Fortuny). Allí comenzó a asociarse con los círculos puristas nazarenos, pero pronto abandonó esa tendencia, en la que realizó su primera obra de importancia, Tobías y el ángel. A continuación se interesó por un estilo más realista, en el que realizó su gran obra maestra, Doña Isabel la Católica dictando su testamento, conservada en el Museo del Prado. Acudió con ella a la Exposición Universal de París de 1867 y luego volvió a Roma, a donde le llegó telegrama de sus amigos, el paisajista Martín Rico y Raimundo de Madrazo que le dieron la noticia del éxito alcanzado por su cuadro: primera medalla de oro para extranjeros. Le concedieron también la Legión de honor.
Se casó en 1868 con su prima Maximina Martínez Pedrosa, y tuvo dos hijas de las que le sobrevivió una, Carlota. A la mayor, Eloísa, muerta al poco tiempo después de nacer, puede vérsela en el cuadro Primeros pasos. En busca de mejorar su salud, pues estaba enfermo de tuberculosis, pasaba temporadas en Panticosa. En 1869 regresa definitivamente de Roma y pone estudio en Madrid. Las duras críticas que recibió su obra La Muerte de Lucrecia (1871) lo desanimaron y no volvió a pintar cuadros de gran formato.
En 1872, buscando un mejor clima para su afectada salud, se dirigió a Murcia. Al proclamarse la I República española, le ofrecieron diversos cargos, como director del Museo del Prado o de la Academia de España en Roma, que no pudo aceptar debido a su mal estado de salud, muriendo poco después.