A pesar de la brevedad de su vida, su obra tuvo una importancia decisiva en la historia de la pintura: generalmente se considera que fue el primero en aplicar a la pintura las leyes de la perspectiva científica, desarrolladas por Brunelleschi.
Su primera obra segura es el tríptico para San Juvenal de Casia, que lleva la fecha, en la tabla central, de 23 de abril de 1422.
En 1424 se inscribió en la Compañía de San Lucas de Florencia. Posiblemente este año o en 1425 comenzó a colaborar con Masolino en los frescos de la capilla Brancacci de la iglesia de Santa María del Carmine de dicha ciudad. En febrero de 1426 empezó el Políptico de Pisa, trabajo que le ocuparía durante casi todo el año.En 1428 se trasladó a Roma, invitado por el cardenal Brando da Castiglione para decorar la capilla de San Clemente en la iglesia homónima. En Roma trabajó en el Políptico de Santa María Mayor, del cual se conservan los «Santos Jerónimo y Juan Bautista».Murió en Roma en otoño de 1428, cuando contaba sólo veintisiete años de edad. Algunas fuentes antiguas mencionan el rumor de que fue envenenado.
Tríptico de San Juvenal:
El tríptico de San Juvenal fue descubierta en 1961. La pintura se compone de tres tablas: la central representa a la Virgen con el Niño, flanqueados por dos ángeles; en los paneles laterales aparecen parejas de santos: San Bartolomé y San Blas en el de la izquierda, y San Juvenal y San Antonio Abad en el de la derecha. La composición está construida de acuerdo con las leyes de la perspectiva: las líneas de fuga del pavimento de los tres paneles convergen en un punto de fuga central, representado por la mano derecha de la Virgen, que sostiene los pies del Niño.
Capilla Brancacci:
En 1424, Masaccio y Masolino comenzaron la decoración de la Capilla Brancacci, en el transepto de la iglesia de Santa María del Cármine.Los frescos se distribuyen en dos niveles horizontales a lo largo de las dos paredes de la capilla (originalmente había también pinturas en los lunetos y en la bóveda, todas ellas obra de Masolino). Se sigue el esquema característico de la pintura florentina al fresco, consistente en ordenar las composiciones como si fuesen cuadros colocados en el muro, y, para destacar esta idea, cada escena está enmarcada por pilares clásicos y capiteles corintios pintados.El tema principal de los frescos es la historia de la vida de san Pedro, patrón de los marineros y comerciantes del mar, y hay también algunas referencias al Génesis, concretamente a la historia de Adán y Eva.
