Studiò al conservatorio di Milano; nel 1881 divenne maestro di cappella in S. Maria Maggiore a Bergamo e nel 1883 insegnante di composizione al conservatorio di Milano dove ebbe tra i suoi allievi G. Puccini e P. Mascagni. Dopo diversi tentativi teatrali che ebbero scarsa eco, conseguì un significativo successo nel 1872 con I promessi sposi, rielaborazione di una precedente opera del 1856. Seguirono I Lituani (1874) e il trionfo della Gioconda (1876), il suo capolavoro, poi Il figliuol prodigo (1880) e Marion Delorme (1885). Ponchielli, dotato di una vena facile e spontanea, avvertì in qualche modo la crisi dell'opera italiana postverdiana e certe esigenze di aggiornamento culturale che appartenevano al clima della scapigliatura: nel suo linguaggio di epigono verdiano si notano i fermenti di tale ricerca, così come si sentono, particolarmente nella Gioconda, anticipazioni della vocalità verista.