Aunque nació en Bruselas se le considera como pintor francés. Cuando llegó a París en 1621 trabajó en la decoración de los palacios más importantes.

Champaigne pintó escenas religiosas e históricas llenas de colorido, en las que se percibe la influencia de Petrus Paulus Rubens, y destacó en la ejecución de retratos al estilo realista y detallado de tradición flamenca.

A partir de 1640 pintó retratos de dirigentes jansenistas reflejando el espíritu racional francés. Una obra excepcional es El exvoto (1662, Louvre), en la que representa a su hija, una monja jansenista, que se curó de una parálisis gracias a la oración.

Falleció en París en 1674.