Après des études au collège Louis-le-Grand à Paris, La Motte Picquet entra dans l'armée en 1762 comme cadet d'infanterie. Il prit part aux campagnes du roi Louis XV et de son successeur, Louis XVI, notamment contre les Turcs en 1768-1769.
En 1783, La Motte Picquet fut promu général de brigade. Lors de la Révolution française, il prit le parti des révolutionnaires et s'opposa à l'émigration des nobles français vers l'étranger. Il devint membre du Conseil supérieur de la guerre et participa à la défense de Paris lors de la campagne de Valmy en 1792, où il se distingua.
Le plus célèbre épisode de sa carrière militaire eut lieu le 10 août 1794, lors de la bataille de Fleurus. La Motte Picquet fut désigné pour commander une colonne de cavalerie chargée d'attaquer les Autrichiens commandés par le général Coburg. Malgré ses ordres contraire, La Motte Picquet attaqua avec une force inférieure numériquement. Blessé et écoutant la déroute autour de lui, il resta à cheval dans une position avancée, refusant de se retirer. Ses soldats, impressionnés par sa bravoure, s'unirent pour empêcher le retrait de leur chef. La charge aboutit à la victoire française.
Après la bataille, la légende dit que La Motte Picquet aurait donné à ses chevaux une coupe de champagne et aurait déclaré "J'ai fait mon déjeuner!" (Je viens de manger!). Cet épisode devint un symbole de la bravoure et du patriotisme français.
La Motte Picquet mourut le 25 septembre 1805 à Lectoure, dans le Gers. Il fut inhumé au Panthéon de Paris en 1863, après un délai de près d'un siècle. Aujourd'hui, sa statue se trouve devant l'hôtel des Invalides à Paris.