Aprendiz en talleres artesanos de Cremona, pronto fue capaz de diseñar y construir ingenios mecánicos poco habituales. Hacia el año 1520 regentaba un taller de relojería.

A principios de la década de 1540 se traslada a Milán, donde recibe el encargo de reparar el reloj astronómico de Giovanni di Dondi, “El Astrario”, con el que Francisco II Sforza quería obsequiar a Carlos V en agradecimiento por haberle restituido el estado de Milán tras la batalla de Pavía.

En 1551 Juanelo termina un nuevo reloj planetario con el que la ciudad de Milán obsequia a Carlos V, gran aficionado a la relojería y sus mecanismos.

Entre 1554 y 1558 se incorpora al servicio de Carlos V, con quien comparte jornadas de ocio en su taller, armando y desarmando relojes.

Entre 1558 hasta su muerte en 1585 pasó al servició de Felipe II, interviniendo en obras de ingeniería, mecánica, astronomía, relojería y construyendo los Artificios del Agua, residiendo básicamente en Toledo donde murió en extrema pobreza debido a incumplimientos contractuales que le conllevan impagos relacionados con las tareas de construcción y mantenimiento de los Artificios.

Juanelo fue un personaje rebelde, tosco, distante, independiente e indisciplinado, pero excepcionalmente valorado por sus conocimientos. Esteban Garibay, uno de sus pocos amigos cita:

“Fue alto y abultado de cuerpo, de poca conversación y mucho estudio, y de gran libertad en sus cosas: el gesto algo feroz, y la habla algo abultada, y jamás habló bien en la española.”