Issu d'une famille modeste, il montre tôt un goût prononcé pour les paysages tourmentés par les tempêtes ou les orages et prend ses premières leçons de peinture à dix ans.

A ving-deux ans un petit héritage de sa grand-mère maternelle lui permet de se consacrer tout entier à la peinture ; il part pour Paris. Vivant petitement comme employé de librairie, il se lie d'amitié avec les frères Desbrosses, Champfleury et de jeunes artistes. Trop occupé à sa nouvelle vie, il perd son emploi, ce qui ne l’empêche pas de peindre au Louvre et aux environs de Paris où il fait la rencontre de Corot. Par de précieux conseils, celui-ci devient en quelque sorte son maître, assiste son travail et l'incite à poursuivre comme peintre paysagiste. Elève de Delaroche et désormais de Corot, Chintreuil trouve grâce auprès du chansonnier Béranger qui lui ouvre les portes des Beaux-Arts, des galeries et des amateurs. Ses toiles sont désormais reconnues dans le cadre officiel et participent de sa réputation. Cependant, le peintre connaît des refus qui l'amènent à présider le comité des Refusés en 1863.

Infatigable voyageur dans l’âme mais aussi pour son travail, il meurt en 1873 de la tuberculose sans être jamais revenu dans l'Ain.

Ses paysages sont marqués par des effets météorologiques où dominent les verts, les gris, les bleus. La délicatesse de sa palette et la simplicité de sa peinture trahissent les émotions profondes qu’il ressent à l’observation de la nature. Fils spirituel de Corot, il est pour certains historiens de l’art, l’un des précurseurs de l’Impressionnisme.