Né à Lyon, Garnerin entama une carrière militaire en tant que soldat et s'engagea dans la campagne d'Italie menée par Napoléon Bonaparte. Malheureusement, il fut blessé pendant les combats et perdit un œil. Cependant, ce handicap ne l'empêcha pas de poursuivre une carrière militaire.
En 1802, Garnerin devint aide-major général du corps des ingénieurs militaires de Napoléon Bonaparte en Italie et participa aux campagnes d'Egypte et d'Allemagne. Il était surnommé le « diable rouge » pour sa bravoure sur les champs de bataille.
En 1804, Garnerin devint fasciné par la montagne volante de Montgolfier et entama une recherche intensive sur l'aviation. Il créa son propre ballon en 1805, et effectua son premier vol le 27 septembre 1806 à Lyon.
Ses expériences dans les montgolfières l'amènent à découvrir la possibilité de sauter d'un ballon en parachute. Il inventa un parachute cylindrique et testa son invention le 22 octobre 1797 en sautant de 3 000 mètres au-dessus du Rhône à Strasbourg. C'était la première fois qu'un humain sautait d'un ballon avec un parachute, ce qui fit de Garnerin le premier parachutiste de l'histoire.
Garnerin effectua plusieurs autres vols dans ses ballons et parachutes jusqu'à sa retraite militaire en 1836. Il s'installa à Lyon et créa une entreprise de montgolfières, ce qui fit de lui l'un des premiers fabricants d'aircraft.
Il continua cependant à effectuer des vols de démonstration jusqu'à sa mort en 1870 à l'âge de 88 ans. Garnerin est considéré comme un héros national français et a laissé une grande marque dans l'histoire de l'aviation. Il reste célèbre pour ses exploits aériens et son courage, qui ont inspiré des générations d'aviateurs à venir.