Gaudenzio Ferrari stammte aus einer Künstlerfamilie, zu der auch der etwas ältere Eusebio und der jüngere Defendente Ferrari zählten. Gaudenzio dürfte in der zweiten Hälfte der 1470er Jahre in Valduggia im Piémont geboren worden sein. Über seine künstlerischen Anfänge ist wenig bekannt; seine angebliche Ausbildung bei Gian Stefano Scotto ist nicht näher zu belegen, fehlen doch von letzterem jegliche sicher identifizierbare Werke. Die mutmaßlich frühesten Werke, die Gaudenzio auf stilkritischer Grundlage zugeschrieben werden, lassen den Einfluss der Malerei der Lombarden Bramantino und Zenale erkennen. Erstmals historisch sicher fassbar wird der Maler im Jahre 1508 in Vercelli, als er den Auftrag für das Polyptychon der dortigen Annen-Bruderschaft erhielt, wobei Eusebio Ferrari als Bürge für ihn einstand. Von dem großen Altarwerk sind vier Tafeln mit Szenen aus dem Leben der Heiligen Anna, der Darstellung Gottvaters sowie der Verkündigung an Maria in der Galleria Sabauda in Turin bzw. in der National Gallery in London erhalten geblieben. In Vercelli schlug Gaudenzio für die nächsten drei Jahrzehnte seine Werkstatt auf.
1511 schuf er ein Polyptychon für die Collegiata S. Maria in Arona, zwischen 1514 und 1521 ein Polyptychon für S. Gaudenzio in Novara. Bereits im Jahre 1513 hatte er einen Passionszyklus in S. Maria delle Grazie in Varallo freskiert, dessen Darstellungen höchst ausdrucksstark und in besonderem Maße detailrealistisch auftrumpfen. Dies gilt in noch stärkerem Umfang für Gaudenzios Arbeiten für den Sacro Monte in Vatallo, wo er seit 1517 tätig war und um 1522 und 1536 die Kapellen mit der Kreuzigung bzw. mit der Königsanbetung gestaltete. Hier kombinierte er Freskomalerei und farbig gefasste Tonskulptur, um so überaus expressive Figurentableaus zu erzielen. Zur selben Zeit, zwischen 1520 und 1526, arbeitete Gaudenzio auch an der Farbfassung und der Vergoldung eines großen hölzernen Altarwerks, das Giovanni Angelo del Mayno für das Marienheiligtum in Morbegno geliefert hatte. Zwischen 1529 und 1532 war der Künstler in S. Cristoforo in Vercelli tätig, wo er nicht nur ein Altarbild, sondern auch Fresken mit Szenen des Marienlebens, der Geschichte der Maria Magdalena sowie eine monumentale Kreuzigung ausführte. Bereits diese Werke setzen die Mitarbeit einer größeren Anzahl von Gehilfen voraus, was teilweise zu Problemen in Zuschreibungs-, aber auch in Datierungsfragen geführt hat.
Seit den frühen 1530er Jahren arbeitete Gatidenzio Ferrari wiederholt auch für lombardische Auftraggeber. 1534-36 entstand der Freskoschmuck der Kuppel von S. Maria delle Grazie in Saronno bei Mailand, deren musizierende Engel zu den bekanntesten Werken des Künstlers zählen. Spätestens im Jahre 1539 siedelte er nach Mailand über, wo er bis zu seinem Tod weiterhin einen großen Werkstattbetrieb führte. Von dessen Produktivität zeugen nicht zuletzt eine große Anzahl erhaltener Kartons, die zugleich der Weiterverbreitung seiner Bilderfindungen dienten. 1545 entstanden die Fresken mit Darstellungen aus der Marien- und Annen-Vita, ehemals in der Mailänder Kirche S. Maria della Pace, heute in der Brera. Gerade das Mailänder Spätwerk zeigt zunehmend manieristische Züge.
