Andrea werd geboren in Gualfonda, dicht bij Florence, als zoon van een kleermaker (It. sarto). In 1494 was Andrea in de leer bij een goudsmid, en vervolgens ging hij in de leer bij schilder Gian Barile waarbij hij tot 1498 verbleef. Volgens Vasari ging hij daarna in de leer bij Piero di Cosimo, en later bij Raffaellino del Garbo.
Andrea en zijn oudere vriend Franciabigio besloten om een gezamenlijk atelier te openen. Zij vonden een onderdak aan de Piazza del Grano. Mogelijk hun eerste samenwerking betrof De doop van Christus voor de Florentijnse Compagnia dello Scalzo.
Van 1509 tot 1514 werden Sarto, Franciabigio en Andrea Feltrini ingehuurd door de katholiekekloosterordeServieten van Maria, om de Basilica della Santissima Annunziata te voorzien van fresco's.
Sarto illustreerde de portico van de basiliek met fragmenten uit het leven van Filippo Benizzi, een heilige die overleed in 1285. Tegen 1514 waren Sarto's laatste twee fresco's af, waaronder zijn meesterwerk De geboorte van Venus.
Frankrijk
Sarto's werk was ook opgevallen in Frankrijk. Frans I van Frankrijk nodigde Sarto, samen met zijn leerling Andrea Squarzzella, uit, om aan het Franse hof te komen werken. Sarto wilde echter snel weer terug naar Florence. De koning stemde in, op voorwaarde dat Sarto met een geldbedrag dat hij had gekregen, kunst zou aankopen voor zijn koninklijke beschermheer. Echter Sarto bouwde van dit geld een huis in Florence, waardoor hij zich de rest van zijn leven onmogelijk had gemaakt in Frankrijk.
Terug in Florence
In 1520 pakte Sarto zijn werk in Florence weer op. Hij schilderde twee werken voor het klooster van Scalzo. Daarna maakte hij nog vele schilderijen waaronder De onthoofding van de doper, Verschijning van de engel aan Zacharias (1523), en Visitatie. Dit laatstgenoemde werk was van grote invloed op de vroege stijl van Sarto's leerling Jacopo da Pontormo.
Zijn laatste grote werk betrof een Laatste avondmaal. Sarto overleed in 1530 of 1531.