Il était né au Mans le 25 juillet 1517. Son père, grand amateur d’astrologie, prit soin de noter l’heure exacte de sa naissance. C’était le début d’une longue vie savante et errante. Ronsard dira plus tard « Et Peletier le docte a vagué comme Ulysse. »
Quand il publie à trente ans ses Œuvres poétiques il a déjà étudié au collège de Navarre avec son frère, puis le droit, en une autre ville, enseigné la philosophie et commencé mais interrompu ses études de médecine; il s’est lié d’amitié avec Du Bellay et Ronsard, plus jeunes que lui, leur a « appris » le sonnet et les formes latines de la poésie, leur conseillant de les introduire dans la poésie française, comme élément d’un programme général de nationalisation du savoir, par la traduction et l’invention, unissant poétiquement les lettres et les sciences (il a déjà publié une version « moderniste » de l’Art poétique d’Horace, en 1544), dont il rêvera et qu’il entreprendra lui-même peu après pour les mathématiques.
Il a erré jusqu’à sa mort, en 1582, étudiant la médecine à Bordeaux, le droit à Poitiers ; il fut à Lyon, à Paris, en Italie, à Paris encore, en Savoie, où il écrivit un des premiers textes, un poème, où la nature est décrite telle qu’on l’observe et non telle qu’elle devrait être d’après les Anciens. Un de ses derniers emplois fut celui de professeur de mathématiques à l’université de Poitiers, en 1579. C’était un esprit universel, curieux, tolérant, modeste. Il a écrit un des premiers livres de mathématiques en français, et un « art poétique » sans idées faibles. Il se passionna pour la réforme de l’orthographe, en inventant une pour lui-même, dont il fit composer, en 1555, son Amour des Amours.