Discípulo de Andrea Sansovino, de él adopta su apellido como signo de admiración. Gracias a su estancia en Roma entre 1505 y 1506, consigue un conocimiento completo del arte romano y se relaciona con el círculo de Bramante y Rafael. En Florencia de 1511 a 1517, comparte estudio con Andrea del Sarto volviendo a Roma hasta el Saco de 1527, cuando se traslada a Venecia. En 1529 es nombrado arquitecto del Estado y entabla amistad con Tiziano; jugando un papel importante en la introducción del pleno renacimiento tanto en la escultura como en la arquitectura. Su estilo escultórico, firmemente enraizado en la Antigüedad, no es de modo alguno académico y posee, sin embargo, gran vitalidad, estudiando tanto del natural como de modelos antiguos. Las colosales figuras de Marte y Neptuno en la escalera del Palacio Ducal de Venecia, son muestra de su arte.