Джованни Пиранези родился 4 октября 1720 года в Мольяно-Венето, в семье каменотеса. Основам латыни и классической литературы его обучал старший брат Анджело. Позже, работая в магистрате Венеции под руководством своего дяди, он постигал основы архитектуры. Как художник, испытал значительное влияние искусства ведутистов, весьма популярного в середине 18 века в Венеции.
В 1740 году Пиранези в качестве рисовальщика-графика в составе посольской делегации Марко Фоскарини едет в Рим. В Риме он увлеченно исследует древнюю архитектуру и попутно обучается в мастерской Джузеппе Вази искусству гравюры на металле.
В 1743 году Пиранези публикует в Риме свою первую серию гравюр. В своих гравюрах он воображал и показывал фантастические, невозможные для реального воплощения архитектурные конструкции.
Большой успех ему принес сборник больших гравюр «Гротески», выпущенный в 1745 году, а также серия из четырнадцати листов «Фантазии на темы тюрем». В этих работах Пиранези отдал дань так называемой бумажной, или воображаемой, архитектуре.
Готическая арка из серии гравюр "Фантазии на темы тюрем" В 1763 году папа Клементий III поручил Пиранези постройку хоров в церкви Сан-Джованни в Латерано. Главной работой Пиранези в области реальной, «каменной» архитектуры стала перестройка церкви Санта Мария Авентина. Работы велись в 1764–1765 годах.
В 1770-х годах Пиранези также выполнил обмеры храмов Пестума и сделал соответствующие зарисовки и гравюры, которые после смерти художника были опубликованы его сыном Франческо.
Художник умер 9 ноября 1778 года в Риме после долгой болезни. Похоронен в церкви Санта Мария дель Приорато.