I suoi genitori erano Jean-Baptiste Flandrin e Jeanne Françoise Bibet.
Allievo dapprima di Pierre Révoil e in seguito di Ingres, la sua opera si situa nel solco del Neoclassicismo e della pittura accademica. Vinse il Prix de Rome nel 1832 e trascorse due anni a Roma. Tornato in Francia si stabilì a Parigi dedicandosi alla pittura storica e poi ai temi dell'arte religiosa, ma fu, sulla scia di Ingres, un grande e sensibilissimo ritrattista.
Nel 1853 fu eletto membro dell'Académie des beaux-arts. Nel 1863 la sua salute divenne sempre più precaria e lo costrinse a trasferirsi di nuovo in Italia. Ma a Roma contrasse il vaiolo e nel 1864 ne morì. Fu sepolto a Parigi, nel cimitero di Père-Lachaise.
Il giudizio dell'epoca vide in Flandrin un seguace spiritualista di Ingres, colui che trasformò l'ideale pagano del Maestro in ideale cristiano: « ... più preoccupato dell'idealizzazione del pensiero che dell'idealizzazione della forma, più innamorato del senso che della lettera, più preso dal sentimento psicologico che dal senso materiale, diede a vaghe ispirazioni mistiche un'anima cristiana, la cui legge estetica si trova nei più profondi e segreti abissi della loro fede »[2].
Hippolyte, Auguste et Paul Flandrin, une fraternité picturale au XIXe siècle, catalogo delle mostre del Museo del Luxembourg a Parigi e del Museo di Belle arti di Lione, 1984-1985. Edizione RMN, Parigi 1984 - ISBN 2-7118-0278-7
De Le Brun à Vuillard, trois siècles de peinture française, catalogo della mostra al Museo Marmottan, 1995
Jules Moiroux, Le cimetière du Père Lachaise. Editore S. Mercadier, Parigi, 1908