Giacomo Balla nasce a Torino nel 1871. Intorno al 1891 frequenta per alcuni mesi l'Accademia Albertina sino al 1895, quando si trasferisce con la madre a Roma, dove stringe amicizia con Duilio Cambellotti e Serafino Macchiati. Si avvicina al Divisionismo in chiave sociale di Morbelli e Pellizza, interessandosi inoltre al mondo degli emarginati e partecipando all'attività della Scuola della Campagna Romana di Giovanni Cena. Trascorsi sette mesi a Parigi, nel 1900, rientrerà a Roma. Il suo studio in via Porpora a Roma è frequentato da Severini e Boccioni. Nel 1903 partecipa per la prima volta alla Biennale di Venezia e nel 1909 espone al Salon d'Automne a Parigi, e al Salone di Odessa.
Nel 1910 con Boccioni, Carrà, Russolo e Severini sottoscrive il Manifesto dei pittori futuristi e La pittura futurista - Manifesto tecnico. Nel 1910 e 1912 partecipa all'Esposizione Internazionale di Buenos Aires. Fra il 1911 e il 1912, Balla approfondisce il tema del movimento, in opere come Bambina che corre sul balcone (Civica Galleria d'Arte Moderna, Milano), Dinamismo di un cane al guinzaglio (collezione Goodyear, Buffalo); Velocità d'automobile (Museum of Modern Art, New York).
Nel ciclo delle Compenetrazioni iridescenti (1912-14), lo studio della funzione dinamica della scomposizione della luce è reso attraverso composizioni astratte basate su innesti di forme triangolari. Nel 1912, anno in cui decora la casa dei Lowenstein a Düsseldorf, Giacomo Balla partecipa alle mostre del gruppo futurista a Roma, Rotterdam, Berlino e Firenze. Nel 1913 mette all'asta tutte le sue opere figurative annunciando: "Balla è morto. Qui si vendono le opere del fu Balla". Nel 1914 inizia a comporre "parolibere" e partecipa all'attività interventista del gruppo futurista. Pubblica il manifesto Il Vestito Antineutrale.
Nel 1915 è arrestato insieme a Marinetti. Assieme a Depero pubblica il manifesto Ricostruzione futurista dell'Universo accogliendo il suggerimento di Marinetti dell'opera d'arte come "presenza", "oggetto" e "azione". Inizia così un periodo di ricerche plastiche con materiali diversi (Linea di velocità + paesaggio, rilievo in bronzo, 1914). Sempre nel 1915 tiene un'importante mostra personale alla sala Angelelli a Roma. Nel 1916 sottoscrive con Marinetti, Corra, Settimelli e Ginna il Manifesto della cinematografia futurista. Collabora al periodico futurista fiorentino "L'Italia futurista" ed è impegnato nelle vesti di autore e attore nel film Vita futurista. Nel 1917 Giacomo Balla realizza al Teatro Costanzi a Roma, per i balletti russi di Diaghilev, la scenografia luminosa cinetica di Feu d'artifice di Strawinskij. Nel 1918 tiene una personale alla Casa d'Arte Bragaglia, a Roma, e pubblica nel catalogo il Manifesto del colore. Nel 1919 partecipa alla Grande Esposizione Nazionale Futurista alla Galleria Centrale in Palazzo Cova, a Milano. Nel 1920 entra nella direzione del periodico "Roma Futurista".
Nel 1920-21 partecipa all'Exposition Internationale d'Art Moderne a Ginevra e a due altre mostre del gruppo futurista, una a Parigi e l'altra a Praga. Nel 1921 realizza la decorazione e l'arredamento del Bal Tik-Tak, una sala da ballo in stile futurista. Negli anni venti Giacomo Balla partecipa a gran parte delle mostre del gruppo futurista: a Macerata nel 1922, a Torino, a Roma, alla III Biennale romana e a New York nel 1925, alla Biennale di Venezia e a Boston nel 1926, a Bologna, a Torino, a Palermo e a Milano nel 1927, a Imola e a Torino nel 1928, a Fiuggi, a Roma, a Milano e a Parigi nel 1929, a Venezia, alla Biennale, nel 1930, a Roma, alla Quadriennale, nel 1931 e, ancora a Roma, nel 1932.
Nel 1925 con Depero e Prampolini è all'Exposition Internationale des Arts Décoratifs et Industriels Modernes. Nel 1926 collabora al giornale romano L'Impero, e nel 1927 con "Vetrina Futurista". Nel 1929 sottoscrive con Benedetta, Depero, Dottori, Fillia, Marinetti, Prampolini, Somenzi e Tato il Manifesto dell'Aeropittura.
Nel 1937, l’anno dopo la sua partecipazione alla mostra Cubism and Abstract Art a New York, si distacca polemicamente dal Futurismo dichiarando che "l'arte pura è nell'assoluto realismo senza il quale si cade in forme decorative e ornamentali". Dal 1948 torna a proporre opere degli anni futuristi. Tiene personali con opere futuriste a Roma e a Milano, alla Quadriennale romana nel 1951, a Firenze nel 1952, a New York nel 1954, a Roma nel 1956, a Parigi, a Milano, a Madison (Usa) e a Torino, nel 1957. Giacomo Balla muore a Roma il 1º marzo 1958.