Bull viste tidlig usedvanlige musikalske evner og begynte i femårsalderen å spille fiolin. Sin første undervisning fikk han av stadsmusikant Niels Eriksen, senere av Johan Henrich Poulsen (cirka 1799–1828) som varkonsertmester iMusikselskabet «Harmonien». Poulsen hadde sin bakgrunn i den tyske fiolinskole, men anvendte den franske fiolinskolens fremste representantGiovanni Battista Viottis metodikk. En annen av Bulls lærere var svensken Carl Mathias Lundholm (1785–1860) som hadde studert iParis. Lundholm kunne derfor gi Ole Bull direkte veiledning i den franske fiolinskolen. Bare 14 år gammel behersket Ole Bull noen avPaganinis halsbrekkende «Capricer».

I 1828 reiste Bull tilOslo (Kristiania) for å ta eksamen artium og studereteologi, men det gikk ikke bra verken med studier eller eksamener. Samme år ble han imidlertid leder for teaterorkesteret ogDet musikalske Lyceum. Han begynte nå for alvor på den veien som skulle lede til verdensberømmelse.

I 1829 reiste Bull tilTyskland for å studere medLudwig Spohr. Han fremførte flere av hans fiolinkonserter i håp om å få studere med ham. Spohr hadde ikke mulighet til å undervise Bull, som derfor vendte tilbake til Norge etter et par måneder. IKristiania møtte BullHenrik Wergeland og ble fanget av Wergelands begeistring for de økende frihetstankene som spredte seg iEuropa. Bull gikk også på et kurs igeneralbass som Det musikalske Lyceum arrangerte med det resultat at Bull komponerte to sanger til tekster av Wergeland. Dette var Bulls første komposisjonsforsøk.

Sommeren 1831 besøkte BullTrondheim og Bergen og oppførteWaldemar Thranessyngespill «Fjeldeventyret» ved hjelp av amatører. Samme sommeren møtte han for første gang den berømte hardingfelespilleren Torgeir Augudson (Myllarguten), og de to ble etter hvert nære venner.

I årene 1831–1833 hadde Bull et studieopphold iParis. PianistenFerdinand Hiller introduserte ham til de store franske fiolinistene som oppholdt seg i Paris – Pierre Baillot (1771–1842), Charles Auguste Béroit (1802–1870) ogFrançois-Antoine Habeneck. Bull ville studere de fremste franske fiolinvirtuosenes stil og teknikk, først og fremst Pierre Baillots. Hans mål var å prøve seg mot de internasjonelle storhetene som virket i Paris. Samtidig drev Bull konsentrerte selvstudier sammen med den tsjekkisk-østerrikske fiolinisten Heinrich Wilhelm Ernst (1812–1965).

Året 1832 var et økonomisk vanskelig år for Bull, men venner i Norge hjalp ham med økonomien så han kunne forsette studiene. I Paris opplevde han å få høre sitt store forbilde,Niccolò Paganini, og klarte å få notert ned noen tekniske finesser etter å ha hørt ham spille. Studietiden i Paris ble avsluttet med en konsert som satte ham istand til å slette gjelden sin – samtidig som han fikk realisert en kombinert konsert- og studiereise til Italia. Han klarte i tillegg å anskaffe seg en usedvanlig og meget verdifullAmati-fiolin.

I årene som fulgte var det reise- og turnévirksomhet i Europa som var Bulls viktigste beskjeftigelse. Hans gjennombrudd som virtuos skjedde i april 1834 ved en konsert iBologna. Etter dette ble han hyllet som Niccolò Paganinis likemann og oppholdt seg nesten et år iItalia med invitasjoner til de fremste salonger og filharmoniske selskaper. Suksessen var overveldende, og Bull tok sjansen på også å legge det svært kritiske publikummet i Paris for sine føtter. Konsertene i Paris høsten 1835 ble stormende suksesser, kritikerne hevet ham til høydene og Bull ble omsvermet av hele kulturliten med kongen,Louis-Philippe, i spissen. Han fikk råd til å anskaffe seg enGuarneri-fiolin og reiste tilEngland, der han i løpet av kort tid tjente en formue. Dermed var han i 1836 i stand til å gifte seg med Félicie Villeminot (1818–1862).

En av de fremstående kunstnerne som Bull ble kjent med varFranz Liszt. De to konserterte sammen og bevarte kontakten også i senere år. I Norge ble Bull en folkehelt. I 1843–1845 foretok han sin første reise iUSA. Her ble han mottatt med om mulig enda større begeistring enn i Europa. Til forskjell fra både Paganini og Liszt, som begge hadde relativt korte, men hektiske år som omreisende kunstnere, fortsatte Bull sitt turnéliv nærmest resten av livet. Alle land i Europa fikk besøk av den norske fiolinvirtuosen, så langt øst som tilMoskva. Han var også innomNord-Afrika ogNord-Amerika samtPanama ogCuba. Hvor mange konserter Bull spilte i løpet av sitt liv, er umulig å anslå, men det må være enormt mange – fra de største konsertsaler til å spille bare for et par lyttere.

Da Bull først gang besøkte USA i 1843–1845, reiste han langs Atlanterhavskysten og oppover elveneMississippi ogOhio. Det han først og fremst la merke til var den friheten folk hadde – mennesker fikk utvikle seg og enhver arbeider kunne bli sin egen lykkes smed. Da han reiste tilbake til USA i 1851, var han full av skuffelse over å all den motstanden han følte han hadde møtt i Norge. Han hadde gitt støtte tilMarcus Thrane og hans forsøk på å heve arbeidernes levekår og ble fanget av sosialistenEtienne Cabets utopiske ideer. Cabet hadde i 1848 skapt et idealsamfunn iTexas, og Ole Bull ville nå skape noe lignende for nordmenn som flyttet til USA fra Norge.

I 1852 kjøpte Bull et stort landområde i Pennsylvania og kalte området forOleana. Han hadde store planer for Oleana – det skulles bygges jernverk, enpolyteknisk skole og en kombinert sivil og militær institusjon «for folket». Bulls store idé var at Oleana skulle vokse frem som det nye Norge i Amerika, der de beste norske sedvaner og tradisjoner skulle forenes med den amerikanske friheten. Bull tenkte sikkert godt, men for stort og voldsomt. I dag er det praktisk talt intet som minner om Oleana-koloniens eksistens.

Noe av den samme hendte med to andre av Bulls amerikanske ideer. Den første var en plan som skulle utvikle musikkakademiet i New York til en institusjon som kunne støtte ny amerikansk nasjonalmusikk, den andre planen var å etablere et operaselskap. Ingen av disse prosjektene viste seg å være realiserbare.

Fiaskoen som alle Bulls amerikanske forretningsaffærer resulterete i, gikk sterkt inn på ham. Høsten 1857 reiste han hjem til Norge, trett, resignert og skuffet. Men etter en tid la han ut på nye konsertreiser i Europa.

At Edvard Grieg fikk reise til Leipzig for å studere musikk, er uten tvil for en stor del Bulls takk. Bull ga også ofte konserter sammen med yngre utøvere somRikard Nordraak,Johan Hennum,Agathe Backer (Grøndahl), Ida ogErika Lie (Nissen) samtLudvig Mathias Lindeman, Edvard Grieg ogJohannes Haarklou. Ole Bull og Edvard Grieg møttes siste gang i 1879.

De siste årene av sitt liv pendlet Ole Bull mellom Norge og USA. Han tilbrakte somrene på sitt landstedLysøen ved Bergen, hvor han døde. Til det siste gav han konserter med stor suksess.

Fiolinen til Bull hadde en flatere strengestol enn vanlig, hvilket medførte at han kunne spille på alle fire strengene samtidig. Dette gjorde at han kunne spille akkordisk og firestemt, noen ingen hadde prøvd før ham. Til dette kom at han brukte en bue som var tykkere på midten og lengre enn vanlig. Hans brutte akkorder og ekstremt hurtigeskalaer forbløffet alle. Han hadde også en utroligstaccatoteknikk og bruk avflageoletter, både enkeltvis og i dobbeltgrep.

Av Bulls verk ble bare tre trykt mens han levde. Forlaget Schuberth i Hamburg utga «Andagio Religioso» (En Moders Bøn), «Nocturne» og «Fantasie et Variations de brevoure sur un thème de Bellini». «Siciliano et Tarantella» ble utgitt først i 1948. Fra siste del av 1830-årene er følgende verk kjent: «Polacca Guerriera», «Cantabile dolorosa e Rondo giocoso» i tillegg til de to fiolinkonsertene i A-dur og e-moll der solostemmene dessverre i store deler mangler.

De nevnte verkene er komponert i årene 1834–1843 og viser å ha bakgrunn i den italienske stiltradisjonen, en tradisjon som er utgangspunktet for Bulls komposisjonsteknikk i sin helhet. Et verk fra Bulls senere år er «Vision» for fiolin og klaver, trolig et av hans aller siste verk.

Noen av Bulls mest kjente komposisjoner er:

• «Andagio Religioso» (En Moders Bøn)
• «Nocturne»
• «Fantasie et Variations de brevoure sur un thème de Bellini»
• «Siciliano et Tarantella» (utgitt i 1948)
• «Polacca Guerriera»
• «Cantabile dolorosa e Rondo giocoso»
• «Vision» for fiolin og klaver
• Fiolinkonsert i A-dur (store deler av solostemmen mangler)
• Fiolinkonsert i e-moll (store deler av solostemmen mangler)