Fu uno dei fondatori del movimento futurista e uno degli artisti più rappresentativi del Novecento.
Nato a Torino, si trasferì a Roma nel 1895 dove visse fino alla morte. Nei primi anni del secolo XX si unirono a lui Boccioni, Severini, Carrà e Russolo con i quali sottoscrisse il Manifesto dei Pittori Futuristi e il Manifesto Tecnico (1910).
Iniziò con un periodo divisionista e la sua svolta futurista è testimoniata dal dipinto Lampada ad arco (1909, New York, Museum of Modern Art) in cui affronta la scomposizione della luce, tema che svilupperà fra il 1912-14 con le Compenetrazioni iridescenti.
Lo studio del movimento, comune ai Futuristi, ricorre in tutte le opere fino al 1915, anno in cui firma con il giovane allievo Depero il Manifesto della ricostruzione futurista dell'universo.
Durante gli anni della Prima guerra mondiale Balla si dedica anche alle arti applicate all'industria della moda. Il suo concetto di estetica abbraccia tutte le arti e comprende la quotidianità, con i suoi oggetti, gli abiti, gli arredi della casa, anticipando l'idea di "arte totale".
Nel 1917, l'artista progetta alcune scene originalissime per Feu d'artifice di Stravinskij, balletto messo in scena dalla Compagnia dei Ballets Russes.
Nel 1929 Balla firma con altri artisti futuristi il Manifesto dell'aeropittura che apre la strada a nuove ricerche visive nell'ambito del Futurismo.
Nel 1930 l'artista chiude con l'esperienza degli anni dell'avanguardia e cambia radicalmente modo di dipingere, ispirandosi alle immagini fotografiche dei giornali e dei rotocalchi, anticipando ancora una volta le figurazioni della Pop Art degli anni Sessanta.
Giacomo Balla morì a Roma nel 1958 all'età di ottantasette anni.