W latach 1869–1871 uczył się w warszawskiej Klasie Rysunkowej u Antoniego Kamieńskiego i Rafała Hadziewicza, a w latach 1872–1873 u Wojciecha Gersona. Jesienią 1875 r. wyjechał do Monachium i do roku 1877 studiował w pracowni węgierskiego malarza Aleksandra Wagnera na tamtejszej Akademii Sztuk Pięknych. Po powrocie do kraju, w latach 1877–1879 studiował w krakowskiej Akademii Sztuk Pięknych pod kierunkiem Jana Matejki, przelotnie zafascynowany metodami jego twórczości.
W 1880 r. wrócił do Warszawy. W krótkim czasie stał się malarzem o ustalonej pozycji. Odszedł ostatecznie od akademizmu. Opierając się na doświadczeniach malarzy francuskich (Monet), stopniowo rezygnował z techniki olejnej i coraz częściej posługiwał się pastelami i akwarelą, a także kredą i tuszem. Wykorzystywał pewne rozwiązania impresjonizmu, malując pejzaże i sceny rodzajowe z silnymi efektami świetlnymi. Malował pełne światła nastrojowe pejzaże, drzewa, zabytki architektoniczne miast polskich i pamiątki historyczne, martwe natury i kwiaty.
Będąc do 1919 r. profesorem Akademii Sztuk Pięknych wykształcił sporą grupę malarzy, z których wybili się zwłaszcza Wojciech Weiss i Fryderyk Pautsch.
Wybuch I wojny światowej zastał go w majątku Malinowszczyzna w okolicach Wilejki na Litwie, gdzie studiował pejzaż leśny. Pospiesznie wrócił do Warszawy, gdzie spędził rok, nie mogąc przedostać się do Krakowa. Malował akwarele i wykonywał litografie z widokami Starego Miasta. Od 1915 r. przebywał w Krakowie, gdzie związał się z Legionami Piłsudskiego. Kilka miesięcy w 1916 r. przebywał w 6 pułku piechoty w obozie pod Warszawą. Wykonał wtedy cykl „Wspomnienia z Legionowa”. Zmarł 27 grudnia 1936 r. w Warszawie wskutek zapalenia płuc.
Zostawił kilka tysięcy dzieł o wszechstronnej tematyce, tworzył prawie we wszystkich technikach malarskich i graficznych. Istotną treścią jego malarstwa były kolor i światło.
W latach 1896–1913 wielokrotnie przebywał w Zakopanem i w Tatrach, zarówno latem jak i zimą. W górach docierał wówczas m.in. do Morskiego Oka, a nawet przekraczał Wrota Chałubińskiego w drodze do Doliny Ciemnosmreczyńskiej. Malował i rysował wówczas krajobrazy, sceny z życia górali i ich portrety. Barwne reprodukcje 12 obrazów tatrzańskich Wyczółkowskiego znalazły się w jubileuszowym wydaniu Na skalnym Podhalu Kazimierza Tetmajera. W uznaniu jego twórczości związanej z Tatrami Towarzystwo Tatrzańskie obdarzyło go w 1913 r. godnością członka honorowego.
Jego prace tatrzańskie były w większości plonem plenerów z lat 1904-1906, kiedy malarz odkrył dla swojej sztuki Tatry i znalazł dla nich własną, niepowtarzalną formę. Studiując światło i kolor, operując fragmentem i ciasnym kadrem, dochodził w niektórych obrazach – a bardziej jeszcze w ich czarnobiałych wersjach graficznych – do granic abstrakcji. Wyróżnia to twórczość tatrzańską w całym dorobku Wyczółkowskiego, a także na tle współczesnej mu sztuki. W dziejach malarstwa tatrzańskiego ceniony jest on głównie za swe pejzaże wykonywane w technice pasteli lub akwareli.
Widok z Kozińca, Zakopane w śniegu, 1905, pastel, gwasz, papier.
Szerokie, panoramiczne ujęcie krajobrazu tatrzańskiego, (…) należy do nielicznych przedstawień tego typu wykonanych przez malarza. Artysta po mistrzowsku oddaje potęgę gór, zestawiając bardzo spokojny, jasny plan pierwszy (biały śnieg) z ciemnymi, mocnymi plamami ukazującymi szeroką panoramę Tatr. Zgaszona kolorystyka kompozycji, ograniczona do kilku kolorów, z przewagą szarego i ciemnoniebieskiego, uwydatnia porę roku i wprowadza charakterystyczny zimowy nastrój.
