Családja 1844 elején hagyta el Párizst s Moulins-ben telepedett le. 1858-ban visszatér Párizsba, s a városi iskolában rajzórákat vesz Caillouette-től, a szobrásztól. 1860-ban a párizs-orléans-i vasút­társaság alkalmazottja lesz, s a Montmartre-on telepszik le. Röviddel ezután eljárogat az Académie Suisse-be, ahol kapcsolatba került Pissarróval, majd Cézanne-nal; ez utóbbi néha elviszi magával a Guerbois kávéházbeli összejövetelekre. 1863-ban Guillaumin a Salon des Refusés-ben állít ki Cézanne­nal - akit szintúgy említés nélkül hagy a kiállítás katalógusa -, Edouard Manet-val és Pissarró­val együtt. 1868-ban felhagy addigi foglalkozásával, s a festészetnek szenteli magát: Ivryben, Charentonban, Bercyben és La Rapée-bah dolgozik. 1874-ben részt vesz az első impresszionista kiállításon. Három művét mutatja be, köztük A lenyugvó nap Ivrybent (1873), majd 1877-ben, 1880-ban, 1881-ben, 1882-ben és 1886-ban újból kiállít az impresszionistákkal. 1877-ben Pissarro összeismer­teti Gauguinnal. 1882-ben felfedezi az Orsay melletti Damiette-et; a következő tizenöt éven át gyakran állítja fel itt festőállványát. 1883-ban megismerkedik Signackal, majd Seurat-val, s együtt dolgozik velük a rakpartokon. Van Goghot csupán 1886-ban ismeri meg. 1892-ig Seineet-Oise és Essonne kis falvaiban, valamint Párizsban fest: Issy-les-Moulineaux, a park (1877), A charentoni híd (1878), Az Ile Saint­Louis látképe (1881 körül), Táj almafákkal (1884), A Pont Marie (1883 körül), Út a völgy felé. 1891-ben százezer frankot nyer a Crédit Foncier elsőbbségi kötvényén; ekkor utazgatni kezd. Többször ellátogat Saint-Palais-ba (1892, 1893 és 1909): Saint-Palais, a Gironde torkolata (1892), Saint-Palais, az útpárkány (1893). 1893 és 1913 között Guillaumin Creuse­ ben (Crozant) és délen, Agayban tölt hosszabb időt, de ellátogat Auvergne-ba (1895, 1898, 1900), Orne-ba (1893, 1903), Loing-ba (1896), Eure-be (1900), Rouenba (1904) és Hollandiába (1904) is. 1907-ben, majd
1913-ban Trayas­ban időzik, de ezt követően minden télen visszatér Agayba. 1913 után egyre gyakrabban lakik Crozant-ban, miközben a telet délen tölti, s sűrűn visszatér Párizsba. Ezekből az időszakokból említsük meg a következő műveket: Vihar Agayban (1895), Peschadére tanyája (1895), Agay látképe (1895), Le Maulin de Bouchardonnes (1905), Tél a Creuse partján (1906), A Creuse magaslatai (1918), A crozant-i vár romjai, Dél Crozant-ban. Művészete faktúráját tekintve teljesen impresszionista, élénk színárnyalatok jellemzik, különösen árnyaltak havas és zúzmarás képei.