Баччо Бандинелли родился во Флоренции в семье ювелиров, отпрыск Микеля Аньоло ди Вивиано. Обучался у архитектора Джан Франческо Рустичи, также усердно копируя древние эталоны. В 1514 году направил на себя внимание скульптурой апостола Петра, заказанной для Санта Мария дель Фьоре. В 1515 году приглашен флорентийцем отцом Львом Х в Рим, где получил доступ к большенному количеству антиков, найденных в Риме (а именно, к известному «Лаокоону», которого Бандинелли реставрировал и копировал).

Воспользовался покровительством рода Медичи, получая от их неизменные заказы. В числе их надгробия папы Льва X Медичи (мозг. в 1521), и Климента VII Медичи (разум. в 1534) в римской церкви Санта-Мария-сопра-Минерва. В 1534 году на флорентийской Пьяцца делла Синьория напротив «Давида» Микеланджело была поставлена работа Бандинелли «Геракл и Какус». В конце 1530-х годов возвратился из Рима во Флоренцию и стал придворным мастером барона Козимо, став первым архитектором Флоренции после отбытия Микеланджело.

Вазари, трудившийся в его мастерской, позднее в собственных сочинениях очень осуждал манеру Бандинелли. Другие ученики мастерской: Бартоломео Амманати, Франческо Сальвиати, Джорджио Бандини, Винченцо де Росси. Был заклятым противником Бенвенуто Челлини и ревностным конкурентом Микеланджело, манеру которого при всем этом старался усвоить. Как пишут учёные, «талант Бандинелли более ясно виден в низковато рельефной резьбе по дереву, к примеру, в незабываемой серии „Пророков“ для хора в соборе Флоренции». Был удачным графиком.

В 1530 году, готовя документы к получению ордена Св. Якова от правителя Карла V сфальсифицировал свою родословную, произведя её к великодушной фамилии Бандинелли из Сиены, и отказавшись от отеческого прозвания Брандини. Имел отпрыска Клименте, также архитектора, скончавшегося ранее отца (1534—1555).