Il naît à Lyon dans une famille bourgeoise de commerçants, fait des études au collège Saint-Joseph de cette même ville. Elève brillant, il est envoyé à Paris au séminaire des Missions Etrangères. Il se destine à l'évangélisation de l'Extrême-Orient et s'embarque en 1741 pour la Chine mais son goût de l'aventure éteint vite sa vocation religieuse.Canton, Macao, Batavia, il voyage, se documente, observe les moeurs des hommes, s'intéresse à tout ce qui touche au commerce et à l'agriculture. Il apprend un peu de chinois, connaît la prison, il en sort pour se faire l'ami du vice-roi à Canton.
Sur la route du retour vers le France en 1745, un navire anglais capture le bateau sur lequel il a embarqué, un boulet lui emporte le bras droit, il échappe de peu à la mort. Il ne pourra plus être prêtre missionnaire. Déposé prisonnier à Batavia, il comprend que la richesse de la Compagnie des Indes néerlandaises tient au monopôle de la culture de la girofle et de la noix de muscade que les Hollandais défendent jalousement. Le grand projet est né, il faut donner à la France ces épices qui se vendent à prix d'or.
Libéré, il gagne Pondichéry en 1746, fait la connaissance de Mahé de Labourdonnais et regagne avec lui l'île de France (île Maurice). Il trouve que les Mascareignes seraient un terrain idéal pour y développer la culture des épices. Il rentre en France pour exposer ses vues à la Compagnie des Indes. Les choses traînent en longueur à son goût, mais il repart avec un projet de commerce avec la Cochinchine et la mission secrète de voler les épices aux Hollandais.
Après bien des péripéties, il rentre triomphant à l'île de France (île Maurice) le 2 décembre 1753 avec cinq muscadiers et quelques girofliers qu'il essaie d'acclimater au jardin de Mont-Plaisir, le future jardin des Pamplemousses, les laissant aux soins de Fusée Aublet, botaniste officiel.
De retour à lyon en 1756, il est célèbre, et est membre de plusieurs académies des sciences.
En 1766, le ministre de la Marine, le Duc de Pralin, le propose comme Intendant des îles de France et de Bourbon (île de la Réunion) que le roi vient de racheter à la compagnie des Indes en déconfiture.Sur le point de se marier, Poivre hésite mais finalement accepte, le voyage lui servira de voyage de noces.......
Il prend ses fonctions le 14 Juillet 1767 à Port Louis (île Maurice) comme Commissaire Ordonnateur et Intendant Général. Il cumule ainsi les pouvoir administratifs judiciaires et financiers. En six ans il va faire des Mascareignes une colonie enviée et organisée. De caractère difficile, il ne s'entendra pas toujours avec ses collaborateurs ou ses supérieurs mais il est à l'origine du véritable développement de ces îles.
Il a introduit l'imprimerie, il y a acclimaté les épices; girofle, muscade, poivre, cannelle, quatre-épices, et des dizaine d'espèces végétales dans ce qui sera le plus grand et l'un des plus beau jardins botaniques du monde, le Jardin de Pamplemousses, son ancienne propriété de Mont-Plaisir.
Il a favorisé la culture des arbres fruitiers qu'il a introduits ou réintroduits: fruit à pain, letchi, manguier, badamier, mangoustan, cacaoyer, longanier.
Il est à l'origine du développement et du peuplement des Séchelles.
Il est l'auteur des premières lois de protection de la nature et pour cela il est reconnu de nos jours comme un des fondateurs de l'écologie.
Il a assaini le climat moral des Mascareignes et s'est soucié de l'amélioration du sort des esclaves, persuadé de l'ignominie morale et de l'inutilité économique de l'esclavage.
De retour à Lyon en 1772 avec sa femme et ses deux filles, nées à l'île de France, il passe les dernières années de sa vie dans sa région natale et meurt à Lyon le 6 Janvier 1786.