Originaire de Quincey, près de Vesoul, Pascal Dagnan-Bouveret est le fils d’un tailleur de pierre. À l’âge de six ans, suite à la mort de sa mère et au départ de son père pour le Brésil, il est élevé par ses grands-parents à Melun. Après des études classiques dans le lycée de cette ville, il s’installe à Paris et s’inscrit à l’École des Beaux-Arts dans l’atelier d’Alexandre Cabanel puis dans celui de Jean-Léon Gérôme. À cette époque, il se lie d’une amitié durable avec Gustave Courtois.

Dagnan-Bouveret débute au Salon de 1875 où son Atalante, grande figure féminine, domine le corps d’un homme étendu face contre terre. Le peintre Carl Ernst von Stetten, amant de Gustave Courtois, lui servit de modèle pour cette seconde figure. Pascal Dagnan-Bouveret, qui concourt pour le Prix de Rome (il termine second en 1876), commence parallèlement à recevoir des commandes officielles pour l’Odéon et la Sorbonne. Ses amis lui servent alors souvent de modèles et il n’est pas rare de croiser les visages de Courtois et de Stetten dans ses compositions mythologiques. Il réalise également leurs portraits de manière plus directe. Celui de son ami Courtois qu’il expose au Salon de 1884, celui d’Eugène Burnand en 1892 puis celui de Jules-Alexis Muenier en 1894, tous d’anciens élèves de Jean-Léon Gérôme.

Il choisit de se consacrer dans un premier temps aux scènes de la vie quotidienne d'inspiration naturaliste en Franche-Comté, et connait le succès à partir de 1884. Dès 1885, il visite à plusieurs reprises la Bretagne, où il trouve l'inspiration d'une partie de ses oeuvres. L'une de ses toiles bretonnes lui vaut une médaille d'honneur à l'Exposition universelle de 1889.

Au cours des années 1896 et 1897, le peintre montre son intérêt pour les sujets religieux.

Ce n'est qu'au cours des années qui suivent qu'il choisit de se dédier au portrait. Il reçoit le Grand Prix de l'Exposition universelle de 1900 pour l'ensemble de son oeuvre. La même année, il est élu membre de l'Académie des Beaux-Arts.