Claude Vignon naquit en 1593 dans une famille aisée de Tours. Il reçut sa formation artistique à Paris du peintre maniériste Jacob Bunel, représentant de la Deuxième école de Fontainebleau. Il s’est probablement rendu à Rome dès 1609-10. Il faisait ici partie de la communauté française des peintres, parmi lesquels Simon Vouet et Valentin de Boulogne, membres éminents des artistes qui travaillèrent selon un style influencé par le Caravage.

De retour en France en 1623, il épouse en 1624 Charlotte de Leu, fille du graveur Thomas de Leu. Après son retour à Paris, il est devenu l’un des artistes les plus respectés, les plus productifs et les plus prospères de la ville. Parmi ses patrons figuraient le roi Louis XIII et le cardinal Richelieu. Il a également travaillé pour des clients ecclésiastiques et des clients privés. Il devient partenaire commercial de l’éditeur de presse et marchand d’art François Langlois. Alors que les grands projets décoratifs de la journée reviennent à d’autres peintres tels que Simon Vouet, qui est rentré en France en 1627, et Philippe de Champaigne, Vignon continue de bénéficier d’une protection suffisante et reste toujours très recherché par le cercle du célèbre salon littéraire de l’Hôtel de Rambouillet. Anne,  Duchesse de Longueville, lui confie la décoration de la galerie du château de Thorigny entre 1651 et 1653.

Après la mort de sa première femme, il épouse Geneviève Ballard en 1644. Il aurait eu 35 enfants, dont 24 sont documentés. Certains de ses fils sont devenus peintres dans l’atelier du père.

Vignon est admis à l’Académie royale de peinture et de sculpture en 1651. Il peint des portraits, des scènes de genre et des œuvres religieuses. Claude Vignon était un artiste très polyvalent, qui a assimilé des éléments de styles divers, allant du maniérisme à l’art vénitien, néerlandais et allemand. Les œuvres du peintre vénitien d’ école caravaggesque Domenico Fetti, de l’Allemand Adam Elsheimer et du Néerlandais Jacob Pynas, de Pieter Lastman et de bien d’autres on eut beaucoup d’influence sur son travail. Son style doit aussi beaucoup au style excentrique de Leonaert Bramer, à l’exception du fait que Vignon a travaillé à un niveau beaucoup plus haut que celui typique des peintures de Bramer. Bartolomeo Manfredi, le disciple le plus direct du Caravage, fut une autre influence importante. Les multiples influences ont rendu son travail énigmatique, contradictoire, complexe et difficile à définir au sein d’un même terme ou style, certains historiens de l’art le considérant comme un précurseur de Rembrandt.

Il a commencé avec un style maniériste et a ensuite été influencé par le carravagisme lors de son séjour à Rome. À Rome, il est connu pour avoir créé une série de peintures à une figure représentant des saints masculins qui lisent ou écrivent. Dans les années 1630-1640, lorsque l’artiste travaille à Paris, sa palette s’enrichit. Il a utilisé des nuances riches, telles que le rose, le bleu, l’or et le rouge éclatant sur un fond gris pâle dans ses compositions. Il s’est appuyé sur une technique originale pour exécuter son travail en deux phases successives: il a tout d’abord décrit rapidement la composition, puis rendu laborieusement l’étoffe et les bijoux, donnant ainsi au matériel plus de consistance et de relief.

En s’appuyant sur cette technique, Vignon a pu établir une grande réputation pour la rapidité avec laquelle il peignait. Cela lui a également permis de produire le grand nombre de peintures pour lesquelles il est connu. Les peintures de cette période gardent encore les réminiscences de la période caravaggesque de Vignon, mais se superposent à une nouvelle sensualité décorative, qui reflète une nouvelle sensibilité naissante à Paris à cette époque. Ses œuvres de la période 1640-1650 se caractérisent par une couleur riche, une surface ornée de bijoux et un maniérisme théâtral. Ses compositions sont plongées dans un étrange clair de lune sépulcral et exécutées dans une peinture chatoyante et incrustée qui ressemble parfois à de l’argent complexe. C’est pour ces caractéristiques que Vignon a parfois été qualifié de peintre « pré-Rembrandtiste ».

Vignon a été actif au cours de sa carrière de graveur et a démontré le même haut niveau de technicité dans ses travaux d’impression que dans ses peintures. Il était l’un des imprimeurs les plus importants du 17ème siècle en France. Il a également réalisé des illustrations pour les publications des écrivains français du cercle littéraire des précieuses.