Holbein erhielt seine künstlerische Ausbildung zusammen mit seinem Bruder Ambrosius in der Werkstatt des Vaters, Hans Holbein d. Ä., in Augsburg. Gegen Ende 1515 sind beide Brüder in Basel nachweisbar, wohin sie vermutlich wegen des blühenden Buchdrucks kamen. Holbein fand in kurzer Zeit Zugang zu den humanistischen Kreisen der Stadt, so zu Bonifacius Amerbach und Erasmus von Rotterdam. Das 1516 gemalte Doppelporträt des Baseler Bürgermeisters Jakob Meyer und seiner Frau Dorothea Kannegießer war eines seiner ersten Auftragswerke. 1519 wurde er in die Baseler Malerzunft aufgenommen. Neben Altarblatt-, Wand- und Fassadenmalereien entstanden Entwürfe für Kunsthandwerk und den Holzschnitt. 1521 erhielt er den größten Auftrag der Stadt, die Ausmalung des Baseler Großratsaales. 1524 reiste Holbein nach Frankreich und bemühte sich offenbar erfolglos beim französischen König Franz I. um eine Tätigkeit als Hofmaler. In Frankreich lernte er die Technik der farbigen Kreidezeichnung kennen. Bevor er 1526 zu einer ersten Reise nach London aufbrach, entstand in Basel die „Madonna des Bürgermeisters Jakob Mayer“ (sog. „Darmstädter Madonna“). Durch Empfehlung von Erasmus war er Gast im Hause des Thomas Morus und begann den englischen Adel zu porträtieren. 1528 kehrte er in das von der Reformation erschütterte Basel zurück. Bis Mitte 1531 war er mit der Ausmalung der Südwand des Baseler Großratsaales beschäftigt. Ein Jahr später reiste er erneut nach London, wo er Porträts der deutschen Hansekaufleute und in der Folge von Mitgliedern des englischen Hofes und Diplomaten schuf. 1533 entstand das Doppelbildnis der „Gesandten“ (London, National Gallery). Spätestens seit 1536 Hofmaler König Heinrichs VIII., führte er 1537 das Wandbild in der königlichen Privy Chamber in Whitehall aus. 1538/39 reiste er mehrfach im Gefolge der Heiratsmakler des Königs auf den Kontinent und porträtierte u. a. Christina von Dänemark und Anna von Cleve. 1543 starb Hans Holbein d. J. in London, wahrscheinlich an der Pest.
Das Genre des um aussagekräftige Accessoires bereicherten Bildnisses, das in verborgenen Details möglichst viel über den Dargestellten mitteilt, führte er zu vorher nie erreichter Perfektion. In seinen Porträts und Altarbildern erwies sich Holbein als ein Meister der Synthese, der für niederländische, italienische und französische Anregungen gleichermaßen empfänglich war und sie zu einer eigenen Kunstform von wahrhaft europäischem Format amalgierte. Zu Recht zählt er neben Albrecht Dürer zu den herausragendsten Künstlern der deutschen Renaissance.
