Goudimel lebte in Paris, Metz, Besançon und Lyon. Er war wahrscheinlich Schüler des Niederländers Josquin Desprez, errichtete um 1540 in Rom eine Musikschule, aus der neben Giovanni Animuccia und Giovanni Maria Nanino auch Giovanni Pierluigi da Palestrina hervorgingen. Er war Hugenotte und starb als Opfer der Bartholomäusnacht.
Goudimel erwarb sich besonderes Verdienst durch seine 1565 publizierte Vertonung des sogenannten Genfer Psalters, einer metrischen Übersetzung der Psalmen von Clément Marot und Théodore de Bèze. Der Psalter erschien acht Jahre später mit einem deutschem Text von Ambrosius Lobwasser in Leipzig und fand in Deutschland den gleichen Beifall wie in Frankreich. Aus der Vorrede zum Werk geht hervor, dass die Melodien nicht von Goudimel selber stammen, sondern lediglich von ihm übernommen und neu gesetzt wurden.
Neben den Psalmvertonungen veröffentlichte er Messen, Motetten und Tonsätze zu Horazischen Oden und Chansons, von denen ein Teil zusammen mit ähnlichen gleichartigen Arbeiten des Orlando di Lasso in einer 1574 in Lyon unter dem Titel La fleur des chansons herausgegebenen Sammlung erschien.
