Născut la Stignano (în comitatul Stilo) în provincia Reggio di Calabria din Calabria, în sudul Italiei, Campanella a fost un copil minune. Fiu al unui cizmar sărac și analfabet, a intrat în Ordinul dominican înainte de vârsta de 14 ani, luând numele de fra’ Tommaso în onoarea lui Toma de Aquino. A studiat teologie și filozofie cu mai mulți maeștri.
Primar, s-a dezamăgit de ortodoxia aristotelică și a fost atras de empirismul lui Bernardino Telesio (1509-1588), care învăța că cunoașterea este senzație și că toate lucrurile din natură posedă senzație. Campanella a scris prima sa lucrare, Philosophia sensibus demonstrata („Filosofia demonstrată prin simțuri”), publicată în 1592, în apărarea lui Telesio.
În 1590 se afla la Napoli, unde a fost inițiat în astrologie; speculațiile astrologice vor deveni o constantă în scrierile sale. Opiniile heterodoxe ale lui Campanella, în special opoziția sa față de autoritatea lui Aristotel, l-au adus în conflict cu autoritățile ecleziastice. Denunțat Inchiziției romane, a fost arestat la Padova în 1594 și citat în fața Sfântului Oficiu de la Roma, a fost închis într-o mănăstire până în 1597.
După eliberare, Campanella s-a întors în Calabria, unde a fost acuzat că a condus o conspirație împotriva dominației spaniole în orașul său natal Stilo. Scopul lui Campanella era de a înființa o societate bazată pe comunitatea de bunuri și soții, deoarece, pe baza profețiilor lui Joachim din Fiore și a propriilor observații astrologice, a prevăzut venirea Epocii Spiritului în anul 1600. Trădat de doi dintre colegii săi de conspirație, a fost capturat în 1599 și încarcerat la Napoli, unde a fost torturat în chinuri. Chiar și din închisoarea închisorii, Campanella a reușit să influențeze istoria intelectuală de la începutul secolului al XVII-lea, menținând contacte epistolare cu filosofi și oameni de știință europeni, cu cercurile culturale napoletane și cu comisarii lui Caravaggio. În cele din urmă, Campanella a făcut o mărturisire completă și ar fi fost condamnat la moarte dacă nu s-ar fi prefăcut nebun și nu și-ar fi dat foc la celulă. A fost torturat în continuare, în total de șapte ori. Șchiop și bolnav, Campanella a fost condamnat la închisoare pe viață.
Campanella a petrecut douăzeci și șapte de ani în închisoare la Napoli, în diferite fortărețe. În timpul detenției, a scris cele mai importante lucrări ale sale: Monarhia Spaniei (1600), Aforisme politice (1601), Atheismus triumphatus (Ateismul cucerit, 1605-1607), Quod reminiscetur (1606?), Metaphysica (1609-1623), Theologia (1613-1624) și cea mai cunoscută lucrare a sa, Orașul Soarelui (scrisă inițial în italiană în 1602; publicată în latină la Frankfurt (1623) și apoi la Paris (1638).
L-a apărat pe Galileo Galilei în primul proces al lui Galileo cu lucrarea Apărarea lui Galileo (scrisă în 1616, publicată în 1622). În 1632, înainte de cel de-al doilea proces al lui Galileo, Campanella i-a scris lui Galileo:
Pentru marea mea dezgust am auzit că teologii mânioși ai Congregației urmăresc să interzică Dialogurile Excelenței Voastre, și că nu va fi prezent nimeni care să înțeleagă matematicile sau lucrurile ascunse. Fiți conștienți de faptul că, deși Excelența Voastră afirmă că a fost potrivit să se interzică teoria mișcării pământului, nu sunteți obligat să credeți că motivele celor care v-au contrazis sunt bune. Aceasta este o regulă teologică și este dovedită de cel de-al doilea Conciliu de la Niceea, care a decretat că Angelorum imagines depingi debent, quam’am vere corporei sunt (Imaginile îngerilor trebuie să fie reprezentate așa cum sunt ei în carne și oase): în timp ce decretul este valabil, raționamentul din spatele lui nu este, deoarece toți savanții de astăzi spun că îngerii sunt incorporali. Există multe alte motive fundamentale. Mă tem de violență din partea oamenilor care nu înțeleg acest lucru. Papa nostru face mult zgomot împotriva acestui lucru și vorbește în calitate de Papă, dar voi nu ați auzit despre asta și nici nu vă puteți gândi la asta. După părerea mea, Excelența Voastră ar trebui să îi scrie Marelui Duce de Toscana că, din moment ce îi bagă în acest consiliu pe dominicanii, iezuiții, teatrele și preoții seculari care sunt împotriva cărților voastre, ar trebui să ne admită și pe părintele Castelli și pe mine.
Campanella a fost în cele din urmă eliberat din închisoare în 1626, prin Papa Urban al VIII-lea, care a intervenit personal în favoarea sa pe lângă Filip al IV-lea al Spaniei. Luat la Roma și deținut pentru o vreme de Sfântul Oficiu, Campanella a fost readus în deplină libertate în 1629. A trăit timp de cinci ani la Roma, unde a fost consilierul lui Urban în probleme astrologice.
În 1634, o nouă conspirație în Calabria, condusă de unul dintre adepții săi, a amenințat cu noi probleme. Cu ajutorul cardinalului Barberini și al ambasadorului francez de Noailles, a fugit în Franța, unde a fost primit la curtea lui Ludovic al XIII-lea cu o favorabilitate marcantă. Protejat de cardinalul Richelieu și beneficiind de o pensie generoasă din partea regelui, și-a petrecut restul zilelor la mănăstirea Saint-Honoré din Paris. Ultima sa lucrare a fost un poem care sărbătorește nașterea viitorului Ludovic al XIV-lea (Ecloga in portentosam Delphini nativitatem).
Campanella’s De sensu rerum et magia (1620) a inspirat parțial prima it-narațiune cu drepturi depline în limba engleză, The Golden Spy (1709) a lui Charles Gildon.
.