Hij werd onderwezen in de schilderkunst door zijn vader, de in 1653 in Amsterdam geboren Lodewijk Abraham van Loo. Hij vervaardigde al op jonge leeftijd verschillende decoraties in de kerk en andere publieke gebouwen in Aix-en-Provence.
In 1737 ging hij naar Engeland, waar hij algemene aandacht kreeg door zijn portretten van Colley Cibber en Owen McSwiny, de theatermanager. Van Loo schilderde ook Robert Walpole. Van Loo schilderde hem in het ambtskostuum van de Chancellor of the Exchequer. Dit portret hangt nu in de National Portrait Gallery in Londen. Hij schilderde ook de prins en prinses van Wales. Van Loo bleef niet lang in Engeland. Zijn gezondheid ging achteruit, hij stopte met schilderen, verliet Engeland en ging in 1742 naar Parijs en daarna naar Aix-en-Provence, waar hij stierf.