Johan Thomas Lundbye utbildade sig dels vid Det Kongelige Danske Kunstakademi i Köpenhamn, dels under ledning av J.L. Lund och blev en av Danmarks yppersta konstnärer på sin tid. Redan vid 17 års ålder började han utställa. Han målade porträtt, men höll sig mest till djurframställning i landskap. Med förkärlek behandlade han sin hemorts, Kalundborgstraktens, skoglösa, men storartade nejder, som han återgav med hela tiden tilltagande känsla för formens och färgens egendomlighet.
Så snart han kände sig fullt hemmastadd på detta fält, återvände han till djurens liv, än i det fria, än i stallet eller ladugården, vars dämpade halvljus han återgav med stor verkan. Åren 1845–46 besökte Lundbye, med understöd av akademien, Tyskland, Schweiz och Italien. Hans konstnärskap rönte dock ingen märkbar påverkan av intrycken från södern - han var fastväxt vid fädernejorden och ägnade denna en rent av lidelsefull kärlek.
Efter hemkomsten uppehöll han sig mestadels på landsbygden. I kriget 1848 deltog han som frivillig soldat och omkom genom en olyckshändelse, då under en rast ett gevärskoppel föll omkull och ett skott gick av och sårade honom dödligt. Lundbyes stora betydelse ligger däri, att han förde det danska landskapsmåleriet in på ett enkelt och sant återgivande av den verkliga naturen, utan att därför utesluta den poetiska uppfattningen av densamma, varigenom varje liten bild blir ett helt för sig med en klart framträdande stämning.
Han var först och sist lyriker, innerlig i sin uppfattning, men utan sentimentalitet, kärleksfull i framställningen, "näktergalen i den danska målarkonsten", en drömmare och svärmare, men som målade dagens nyktra ljus och naturens detaljer med både skärpa och säkerhet. Hans djurbilder har utmärkt och träffsäker karakteristik, och hans många tecknade små utkast är ofta små mästerstycken av äkta danskt lynne.
Han utförde en mängd etsningar samt teckningar för litografi och träsnitt (i Flinchs almanak 1842 ff., i Kaalunds "Fabler for börn" och andra böcker). Vid pass 1 500 teckningar av Lundbye är bevarade. Lundbye är väl representerad i Köpenhamns konstmuseum av ett dussintal målningar, bland dem Kostallet (1843), Oxar på Romerska campagnan (1846) och Mjölkningsplatsen i Vognserup (1847).