Son père, Giovanni di Mone Cassai, était un artisan devenu notaire. Il mourut alors que Tommaso avait 5 ans, en 1406, et en même temps que naît son petit frère, prénommé Giovanni, qui sera lui aussi peintre sous le nom de Scheggia. Sa mère, Monna Jacopa di Martinozzo se remarie à Tedesco del Maestro Feo, un marchand d'épices, veuf lui aussi, mais bien plus âgé, qui garantira à la famille un niveau de vie confortable. Avec sa mère et son frère (qui vivront avec lui jusqu'à sa mort), il s'installa à Florence en 1417. Il entra dans l'atelier de Bicci di Lorenzo, où il se familiarisa avec les oeuvres de Donatello et Brunelleschi. Il doit son surnom qui signifie « idiot » à sa distraction et à sa fantaisie.

Il dépasse le maître
Adam et Ève chassés du paradis, avant et après sa restauration. Fresque peinte en 1425, altérée en 1680, et restaurée en 1980.

En 1422, il quitta l'atelier de Bicci di Lorenzo. Il collabora alors avec Masolino da Panicale, de vingt ans son aîné — c'est pourtant Masolino qui subira l'influence de Masaccio et non le contraire.

* Sa première grande réalisation fut effectuée à l'église Santa Maria del Carmine. Ses fresques se distinguaient par le brio du clair-obscur et l'application des lois de la perspective découvertes par Brunelleschi. L'exemple le plus célèbre de cette application fut la Trinité de l'église Santa Maria Novella, représentant, derrière le Christ en croix, un plafond voûté à caissons. Les traits de perspective furent peut-être tirés par Brunelleschi lui-même.
* La différence entre Masaccio et Masolino peut s'apprécier directement dans la magnifique Chapelle Brancacci de l'église Santa Maria del Carmine, à Florence dont les fresques furent peintes simultanément par les deux artistes. Tous les deux donnèrent notamment une représentation d'Adam et Ève : Masolino les représenta au Paradis et Masaccio chassés de l'Eden par la colère de Dieu.

Masaccio mourut à l'âge de 27 ans dans des conditions mystérieuses dans un voyage à Rome avec Masolino da Panicale.
Il est considéré comme le plus grand peintre de la Première Renaissance et est traditionnellement présenté comme le premier peintre moderne, il a en effet introduit dans l'art occidental la notion de vérité optique, de perspective et de volume.