Родился около 1735 года в семье священника Г. К. Левицкого (настоящая фамилия Нос, или Носов), известного также как художник-гравёр. Учился изобразительному искусству у отца и у живописца А. П. Антропова (с 1758 года). Предположительно участвовал вместе с отцом в росписи Андреевского собора в Киеве (середина 1750-х годов).
Около 1758 года Левицкий переехал в Санкт-Петербург. Учился в Академии Художеств. С 1779 преподавал в портретном классе Академии Художеств.
В Петербурге Левицкий продолжал заниматься с Антроповым. Известность Левицкому принесли картины, выставленные в экспозиции Академии художеств (1770). В том же году за превосходно исполненный портрет А. Кокоринова тридцатипятилетний Левицкий получил звание академика. Преподавал в Академии художеств (1771—1788), был руководителем портретного класса.
Уже в ранних работах показал себя первоклассным мастером парадного портрета, способным найти выразительную позу и жест, сочетать интенсивность цвета с тональным единством и богатством оттенков (портреты Н. Сеземова, 1770; П. Демидова, 1773). Известный богач П. Демидов изображен им во весь рост, на большом холсте, на фоне величавой архитектуры, в пышных складках алого одеяния (портрет П. А. Демидова, 1773). Вершиной творчества Левицкого — и всего русского портрета XVIII века — стала серия портретов воспитанниц Смольного института благородных девиц, написанная в 1773—1776 годах. Серия «Смолянок» — шедевр мирового искусства (все портреты находятся в Русском музее).
В созданной Левицким обширной галерее портретов — величественная Екатерина II (1783), представленная мудрой и просвещённой законодательницей (именно этот портрет вдохновил Г. Державина на создание знаменитой оды «Видение Мурзы»), и Дени Дидро (1773), французский философ—энциклопедист, писатель, энергию, творческое беспокойство, душевное благородство которого так живо и непосредственно передал русский художник, и отец художника (1779), скромный, мудрый и усталый старика, бывший в своё время одним из лучших украинских гравёров, и строитель здания Академии художеств зодчий А. Кокоринов (1769—1770), богатый купец-откупщик Н. Сеземов (1770), публицист, просветитель и издатель И. Новиков. Левицкий был близко знаком со многими выдающимися людьми своего времени: Н. Львовым, Г. Державиным, В. Капнистом, И. Дмитриевым, И. Долгоруким, Н. Новиковым.
Граф Артемий Иванович Воронцов (1748—1813) заказал Левицкому портреты членов своей семьи, для украшения стен своего нового дома в Петербурге. Портреты А. И. Воронцова, его супруги П. Ф. Воронцовой и их дочерей Екатерины, Анны, Марии, Прасковьи (1780-е годы, Государственный Русский музей, Санкт-Петербург) предназначались для семейной портретной галереи. В камерных по характеру портретах художник выделил особенности физического и духовного облика каждого члена семьи.
В 1780-х годах художник создал уникальную портретную галерею деятелей русской культуры. Особой теплотой отличаются интимные портреты Левицкого, созданные в период расцвета творчества художника (середина 1770-х — начало 1780-х). Ещё в 1773 году мастер исполнил портрет Д. Дидро, поражавший современников своей жизненной убедительностью, исключительной правдивостью в воссоздании облика философа. Одно из лучших созданий Левицкого — портрет молодой М. Дьяковой (1778), поэтичный, жизнерадостный, написанный в богатой гамме тёплых тонов.
Оказал сильное влияние на становление художников П. И. Соколова, В. Л. Боровиковского и Г. И. Угрюмова.
Портрет архитектора А. Ф. Кокоринова. 1769 (Русский музей, Санкт-Петербург).
Ф. С. Ржевская и Н. М. Давыдова. 1772? (Русский музей, Санкт-Петербург).
Е. Н. Хрущова и Е. Н. Хованская. 1773 (Русский музей, Санкт-Петербург).
Портрет П. А. Демидова. 1773 (Третьяковская галерея, Москва).
Портрет Н.А. Львова. 1774 (Третьяковская галерея, Москва).
Портрет Г. И. Алымовой. 1776 (Русский музей, Санкт-Петербург).
Портрет М. А. Дьяковой. 1778 (Третьяковская галерея, Москва).
Портрет М. А. Львовой. 1781 (Третьяковская галерея, Москва).
Портрет А. Д. Ланского. 1782 (Русский музей, Санкт-Петербург).
Портрет Урсулы Мнишек. 1782 (Третьяковская галерея, Москва).
Екатерина II — законодательница в храме Правосудия. 1783 (Государственная Третьяковская галерея, Санкт-Петербург).
Портрет Е. А. Воронцовой. до 1822 (Музей искусств Узбекистана, Ташкент).
Памятная монета России
Почтовая марка СССР, 1972 год
Почтовая марка России, 2010 год:
Автопортрет
Почтовая марка России, 2010 год:
Портрет Г.И. Алымовой