Жан-Батист ван Лоо учился рисованию у своего отца, художника Луи-Абрахама ван Лоо, сына Якоба ван Лоо. Ещё будучи юношей, выполнял заказы для церквей и официальных организаций в Эксе и в Тулоне. В 1707 году Жан-Батист покидает Тулон и, спонсируемый своим покровителем, принцем Кариньяном, отправляется в Рим, где берёт уроки у Бенедетто Лути.
В Риме он пишет полотна для нескольких церквей; наиболее известная из его римских работ - «Истязание Христа» для собора Санта-Мария в Монтичелли. После смерти отца ван Лоо занимается также художественным образованием своего младшего брата Шарля-Андре ван Лоо, ставшего не менее знаменитым художником.
Возвращаясь на родину из Италии, Жан-Батист некоторое время проводит в Турине, при дворе герцога Савойского Карла-Эммануэля II, и пишет портреты савойской аристократии.
В Париже художник становится членом Королевской Академии искусств. В этот период ван Лоо создаёт преимущественно полотна религиозного содержания для церквей, занимается реставрационными работами (напр., обновляет живопись Франческо Приматиччио в Фонтенбло).
В 1737 году Ж.-Б.ван Лоо уезжает в Англию, где, среди прочих, пишет портреты первого лорда Казначейства Роберта Уолпола, поэтов Александра Поупа и Колли Сайбера. Большим его успехом было портретирование наследника английского престола Фредерика.
В 1742 году, в связм с ухудшением состояния здоровья, художник возвращается в южную Францию и далее живёт в родном городе.
Двое сыновей Жана-Батиста ван Лоо, Луи-Мишель ван Лоо и Шарль-Амедей-Филипп ван Лоо, также были художниками.