Jean de la Vallée föddes i Frankrike på 1620-talet. Hans far var den välkände arkitekten Simon de la Vallée och modern hette troligen Marguerite de Villars. Familjen kom till Sverige redan 1637 när fadern kallades hit för att arbeta med större byggnadsprojekt. När Simon de la Vallée dödades 1642, mitt under planeringen av Riddarhuset, stod sonen Jean plötsligt inför uppgiften att föra familjens yrkestradition vidare.
Redan i unga år gjorde Jean de la Vallée studieresor i Europa. Han reste i både Frankrike och Italien och studerade de nya barocka former som vid denna tid började prägla arkitekturen. Dessa resor blev avgörande för hans utveckling. År 1645 fick han i uppdrag att göra en uppmätning av slottet i Uppsala, och året därpå erhöll han ett kungligt stipendium som gjorde det möjligt för honom att fortsätta sina studier utomlands. Resan gick via Holland till Paris, dit han anlände i augusti 1646, och därefter vidare till Italien och Rom. Först våren 1650 återvände han till Stockholm.
Hans första större uppdrag efter hemkomsten blev att ansvara för festdekorationerna vid drottning Kristinas kröning i oktober 1650. Under hans ledning uppfördes två triumfbågar, inspirerade av romerska förebilder, vid nuvarande Gustav Adolfs torg och Järntorget. Kort därefter utsågs han till kunglig arkitekt. Genom en särskild instruktion ställdes i praktiken den statliga byggnadsverksamheten i landet under hans ledning. Ett av de första stora projekten var ombyggnaden av Stockholms slott Tre Kronor, där han 1654 presenterade en översiktsplan som senare i flera avseenden kom att påverka Nicodemus Tessin den yngres slottsprojekt.
Hans inflytande blev avgörande vid uppförandet av Hedvig Eleonora kyrka. År 1664 beslutade regeringen att en ny kyrka skulle uppföras för amiralitetsförsamlingen på Ladugårdslandet. Uppdraget att rita kyrkan gick till Jean de la Vallée. Bygget påbörjades 1669 och hans ritning utmärktes av en ovanlig åttkantig grundplan – en centralplan som hämtade inspiration från kontinentens barockarkitektur. Denna typ av kyrkorum var ovanlig i Sverige och visar tydligt hur de la Vallée förde in nya arkitektoniska idéer från Europa.
Arbetet med kyrkan avstannade dock efter en tid på grund av ekonomiska svårigheter. Under en lång period fick församlingen i stället använda en provisorisk träkyrka. Först 1725 återupptogs byggnadsarbetena, då under ledning av arkitekten Göran Josuae Adelcrantz. Kyrkan invigdes slutligen 1737, mer än fyrtio år efter Jean de la Vallées död. Trots de många förändringar som senare gjorts bär kyrkan fortfarande spår av hans ursprungliga idé i den centrala och åttkantiga planformen.
Jean de la Vallée kom att stå högt i gunst hos flera av samtidens regenter, bland annat drottning Kristina och Karl X Gustav. Han fick flera kungliga förmåner, däribland donationer av tomter på Blasieholmen och Ladugårdsgärdet samt en livstidspension i form av spannmål. Som erkännande för sitt arbete med att förbättra landsvägen vid Stäkets backe tilldelades han även en guldkedja med medalj.
Samtidigt kom hans verksamhet att omfatta ett mycket stort antal byggnadsprojekt. Han var verksam både som arkitekt, trädgårdsarkitekt och stadsplanerare. Bland de byggnader han arbetade med eller bidrog till märks Skoklosters slott, Karlbergs slott, Venngarns slott, Stenhammars slott, Görvälns slott och flera andra herrgårdar och slottsmiljöer. Han fullföljde även arbetet med Riddarhuset i Stockholm och utformade ritningar till både Wrangelska palatset och Bondeska palatset.
År 1654 fick han också uppdraget att rita Katarina kyrka på Södermalm, och två år senare kunde byggnadsarbetena påbörjas. Kyrkan blev en av de första i Stockholm där den nya barocka arkitekturen kom till uttryck. Hans arkitektur kännetecknas ofta av tydliga fasadindelningar, stora pilastrar, höga takformer och en planläggning där byggnaden organiseras kring en central rumsidé.
Jean de la Vallée hade även ett liv utanför arkitekturen. År 1654 gifte han sig med Anna Maria Böös, dotter till borgmästaren i Örebro, och tillsammans fick de flera barn. Han gjorde också en politisk karriär och blev 1671 borgmästare i Stockholm. År 1692 adlades han, även om han aldrig löste ut sitt adelsbrev. Samtidigt var han känd för sitt häftiga temperament, vilket ibland ledde till konflikter med andra arkitekter. Bland annat uppstod en djup brytning mellan honom och Nicodemus Tessin den äldre.
Trots sina många uppdrag och betydande byggnadsverk slutade hans liv under ganska enkla förhållanden. Jean de la Vallée avled den 9 mars 1696 i Stockholm och begravdes i Katarina kyrka. Även om han mot slutet av sitt liv saknade stora ekonomiska tillgångar hade han då redan satt djupa spår i den svenska arkitekturhistorien. Genom sina kyrkor, slott och stadsplaner bidrog han till att forma det Stockholm som växte fram under stormaktstiden, och inte minst genom Hedvig Eleonora kyrka lever hans arkitektoniska idéer fortfarande kvar i stadens rum.