Tournefort nació en la ciudad francesa de Aix-en-Provence en 1656, realizando sus primeros estudios de teología en el convento de esta localidad. Desde muy joven se interesó por la botánica, recogiendo plantas y creando sus propios herbarios. En 1679 se trasladó a Montpellier para estudiar medicina, viajando a Barcelona en 1681 con el botánico Jaime Salvador y Pedrol. Finalmente, en 1683 es nombrado profesor de botánica en el Jardín Royal de París. 

Durante estos años realizó diferentes viajes por Europa recolectando especímenes para las colecciones del Jardín, visitando Inglaterra, y recorriendo las regiones francesas de Lyon los Alpes. En su tercer viaje a España, en 1689, se desplaza desde Madrid hasta Granada, visita Sevilla y Cádiz, y recorre las ciudades portuguesas de Lisboa, Coímbra, Oporto y Braga. A su regreso, una vez que ha recogido un volumen de información importante para su herbario, comienza a trabajar en un tratado que cambiará para siempre la clasificación del mundo vegetal.

En 1694 publica su obra magna, Eléments de botanique, ou Méthode pour reconnaître les Plantes. Consta de tres volúmenes, el primero consta únicamente de texto, mientras los otros dos contienen 451 láminas de grabados a plena página que ilustran las especies descritas en el primer volumen. Tournefort catalogó 10.146 especies de plantas vasculares, musgos, líquenes, hongos, corales, algas y esponjas en 698 géneros intentando realizar un sistema natural de clasificación siguiendo el sistema polinominal basado en la clasificación de Bauhin. En este trabajo, fundamentalmente taxonómico, se describen los caracteres anatómicos compartidos en el nivel de género, fijando por primera vez este concepto (clasificaciones anteriores se basaban en características descritas a nivel de especie). Los géneros establecidos,  muchos de los cuales se siguen manteniendo hoy en día, fueron agrupados en 22 clases. La sencillez de este método hizo que pronto se adoptara en Europa, y muchos jardines botánicos europeos comenzaron a organizar sus colecciones conforme a la clasificación de Tournefort, quien traduce al latín su trabajo y se publica en 1700 (Institutiones rei herbariae). La calidad de los grabados calcográficos que ilustran esta obra fueron elaborados sobre dibujos del artista Claude Aubriet (1651-1743), futuro pintor del rey, y contribuyeron sin duda al éxito de la misma.

Entre 1700 y 1702 Tournefort emprendió un viaje hacia Grecia y las islas del Egeo acompañado del botánico alemán Andreas Gundelsheimer (1668-1715) y de Aubriet, quien se encargaba de las ilustraciones. Tras visitar las islas griegas partieron hacia Turquía, llegando hasta el Mar Negro, Armenia, y Georgia. Durante el trayecto fueron recolectando plantas, dibujándolas y efectuando observaciones etnográficas sobre costumbres locales. A la vuelta a París introdujeron muchas de las nuevas plantas recolectadas en el Jardín Royal de París y Tournefort comenzó a trabajar en un nuevo libro (Relation d'un voyage du Levant), obra publicada póstumamente en dos volúmenes en 1717, ya que murió atropellado por un carruaje en París en 1708.

La edición inglesa de su obra completa (The compleat herbal, or, The botanical institutions of Mr. Tournefort), publicada en dos volúmenes en 1719 y 1730, tuvo un enorme éxito editorial. La ilustraban 276 grabados en planchas de cobre en la misma línea que los Eléments de botanique, ampliadas con especies procedentes de los herbarios de Ray o Parkinson.