Fascinado pelo movimento artístico da capital francesa, troca a universidade pelo Conservatório de Paris. Em 1830 conquista o Prêmio de Roma com a cantata Sardanapale. No mesmo ano compõe a Sinfonia Fantástica, sua obra mais conhecida, e uma homenagem a sua futura mulher, a atriz Harriet Smithson.
Em 1833 casa-se e passa dois anos na Itália, onde conhece o violinista Niccolò Paganini, que literalmente cai de joelhos a seus pés, declarando-o gênio, e lhe dá 20 mil francos como incentivo. De volta a Paris, nasce seu único filho, Louis.
Pouco reconhecido pelo público e pela crítica, torna-se crítico musical. Depois de 1842, ganha excelente reputação na Alemanha, Rússia e Inglaterra. Na França, contudo, ainda desconhecido, fracassa ao tentar uma audição com seus principais trabalhos.
O apoio de compositores consagrados, como Liszt, que em 1852 organiza a Semana Berlioz, ajuda a melhorar-lhe o ânimo, mas não sua precária situação financeira. Os últimos anos de vida são sofridos. A primeira mulher, com quem mantinha profunda ligação, morre em 1854.
Casa-se com Maria Recio, mas ela também morre, repentinamente, em 1862. Perde depois o filho, com 33 anos, de febre amarela. Abalado, adoece e morre em Paris.