展子虔生于公元545年，正值东魏末期，恰逢东西两魏“玉壁之战”。他从出生起就伴随着战争环境，高氏篡魏、北周灭齐，你方唱罢我登场，政权更迭频繁。展子虔的童年和少年时光在乱世之中度过。童年的展子虔表现出了绘画的天赋，手持树枝能在土地上将花鸟鱼虫描绘的惟妙惟肖。在父母的支持下，展子虔开始拜师学艺，走上了绘画之路。
经历东魏、北齐、北周的乱世之后，展子虔在进入隋朝之时一心只想过安定生活。但是刚刚取得天下不久的隋朝皇帝知道了展子虔的才华，命人将展子虔请入朝中，封为朝散大夫。随后展子虔凭借过人的学识和一心为民的优秀品格，又晋升为帐内都督，一直到晚年告老还乡。
展子虔身为文官，公务较为闲暇，这为他的绘画创作提供了有利条件。由于他生性耿直，在官场中很不得地，朋友也不多。他却十分泰然，潜心作画。他在为官之余研习书画，生活简朴，不断探索新的绘画技法，在山水画的研究上成就显著，创立了“青绿山水”的绘画形式。从已知的山水画迹来看，青绿山水的鼻祖当推展子虔。他是绘画史上承上启下的画家，所处地位具有不同寻常的意义。
展子虔在晚年时期辞去官职，回归故里渤海郡，以画为业，寄情于书画之中，直至终老。就是这样一位成就突出、影响唐代绘画发展的画家，历史文献却很少有关他生平的记载。根据唐代画史文献的粗略记载，展子虔被隋文帝所诏时来自黄河下游以北地区，后来又有“渤海人”之说，故展子虔之故里应为隋代之渤海郡（郡治今山东阳信县）一带。他辗转于大江南北，在洛阳、西安、扬州及浙江等地的寺观中创作了许多壁画。所绘物象，生动而富情趣，颇受时人重视，与当时另一画家董伯仁齐名，人称“董展”。
现藏北京故宫博物院的《游春图》是展子虔的传世之作，也是现存的最早的卷轴画。该画用青绿重着色法画贵族春游的情景，用笔细劲有力，设色浓丽鲜明。图中的山水“空勾无皴”，但远山上以花青作苔点，已开点苔的先声。人马体小若豆，但刻划一丝不苟。此画已脱离了为山水为人物画背景的地位，独立成幅，反映了早期独立山水画的面貌。
《授经图》现藏于台北故宫博物院，绢本设色，纵30.1厘米，横33.7厘米。唐朝张彦远评展子虔的此画：“细密精致而臻丽。”从这一幅《授经图》中可以看出其刻画人物手法之高超。
展子虔在洛阳天女寺、云花寺、长安灵宝寺、宗圣寺等绘有壁画，画迹有《长安车马人物图》《南郊图》《王世充像》《法华变相图》《朱买臣覆水图》《北齐后主幸晋阳宫图》《感应观音》《维摩诘像》《石勒问道图》《北极巡海图》《弋猎图》《踏雪图》《按鹰图》《人骑图》《人马图》《八国王分舍利》《授塔天王图》《摘瓜图》等分别著录于《贞观公私画史》《历代名画记》《宣和画谱》。
展子虔的《仙山楼阁图》以青绿勾勒为主，笔调甚为细密，被后世誉为为“唐画之祖”。美学史家称顾恺之、陆探微、张僧繇、展子虔为唐以前杰出的四大画家。他在长安的定水寺、灵宝寺、崇圣寺，洛阳的天女寺、云花寺、龙兴寺，以及江都（扬州）的寺院创作壁画多幅。他曾辗转西安、洛阳、永济、扬州及四川等地，领略大江南北山水之美，观赏各地画家名品真迹，承魏晋南北朝绘画技法，开隋唐山水画之新风。入隋前，他曾在江都东安寺与张僧繇次子张儒童作壁画，入隋后又在洛阳天女寺、长安灵宝寺、崇圣寺等绘制佛教壁画。后世将他与东晋南朝的另三位名家并列，称为“顾（恺之）、陆（探微）、张（僧繇）、展（子虔）”。
展子虔创作题材涉猎广泛，工绘人物、山水、车马、楼阁及翎毛等，但他流传的作品则是一件名为《游春图》的山水画。这一画名并不是他本人所题写，因为该画原本既无作者名款，也无作品名称，至北宋晚期，徽宗皇帝在其前隔水处题签为“展子虔游春图”，元明清时期的鉴赏家因此也称其为《游春图》。多数学者认为此画是隋代展子虔的作品，是现存最早的山水画卷，在中国绘画史上具有重要意义。
展子虔的绘画题材广泛，手法多变。他不仅善画人物、车马、山水、台阁，而且大都臻于精妙。在着色技巧上，他用青绿设色。他的画法为唐代绘画名家李思训、李昭道父子所宗法。他所画之马，神采飞扬，十分有神。他所画“立马而有走势，其为卧马则有腾骧起跃势，若不可掩复也。”展子虔能够抓住马的瞬间神态，表现出整个绰约风姿，达到以形传神，以神带形，形神兼备，维妙维肖的艺术境界。
展子虔的山水画被称为“远近山川，咫尺千里”。他画人物描法工细，以色晕染面部，神采意态俱是；画马各尽其妙，将马站立走卧腾跃奔飞之姿描摹得栩栩如生；画山水则有咫尺千里之势，充分表现出自然中深远的空间感。展子虔“天生纵任，亡所祖述”，而自能开一代风气。他与当时另一画家董伯仁齐名，人称“董展”。他的山水画风直接影响到唐代李思训父子的金碧山水创作。
唐宋画史对展子虔的评价很高，如“尤擅楼阁”，人物画“可为唐画之祖”。唐代李嗣真评价展子虔“天生纵任，亡所祖述”。彦悰在书中对展子虔的山水画进行了高度评价：“触物为情，备该绝妙，尤善楼阁人马，亦长远近山川，咫只千里。”唐代张彦远《历代名画录》记载：“其画山水，若钿饰犀栉，或水不容泛，或人大于山……”。“二阎师于郑、张、杨、展（兼师于文毗，毗在隋朝）。”
使展子虔进入后人视线的是唐贞观三年（629）由京兆大慈恩寺沙门彦悰撰写的《后画录》。二百多年后的唐大中元年（847），唐朝艺术评论家、书画收藏家张彦远编写了《历代名画记》一书，书中展子虔条下记载：“展子虔，渤海人。历北齐、北周、隋，在隋为朝散大夫，帐内都督。”后世关于展子虔的身世之说皆由此出。
米芾十分推崇展子虔的人物画说：“李公麟家展子虔《朔方行》，小人物甚佳。”邓椿《画继》记载：徽宗朝“宣和殿御阁有展子虔《四载图》，最为高品。上每爱玩，或终日不舍。但恨止有三图，其《水行》一图特补遗耳。一日中使至洛，忽闻洛中故家有之，亟告留守求观。既见，则愕曰：御阁中正欠此一图。登时进入。所谓天生神圣物，必有会合时也”。
《宣和画谱》称赞他：“写江山远近之势尤工，故咫尺有千里趣”。《洛阳伽蓝记》前言中曾记载：“北魏时期佛教盛行，鲜卑统治者对于宏扬佛法不遗余力，营造佛寺岁无虚日。洛阳佛寺，由晋末的二十四所，急剧增加到一千多所，使洛阳城梵宇栉比，宝塔骈罗”。从唐《贞观公私画史》《历代名画记》的记载中可见展子虔是佛观寺画的名笔，他曾在扬州灵宝寺、光明寺；洛阳云华寺、龙兴寺；长安定水寺、海觉寺；浙江甘露寺等古刹，绘制佛教壁画。
汤垕也在《画鉴》中说展子虔“画人物描法甚细，随以色晕开。余常见《故实人物》《山水》《人马》等图，又见《北齐后主幸晋阳宫图》，人物面部神采如生，意度俱足，下为唐画之祖”。并指出吴道子“早年行笔差细”，“其敷彩于焦墨痕中，略施微染”。
