Mientras estudiaba en la Universidad de Bolonia publicó, a los catorce años, Las decretales. Luego viajó por el territorio italiano y más tarde por Francia, donde también asistió a la universidad. Estudió sobre todo lenguas: griego, árabe, hebreo y caldeo, con el propósito de entender la Cábala, el Corán, los oráculos caldeos y los Diálogos platónicos en sus textos originales.
En 1485, durante su estancia en París, leyó los trabajos de Averroes (1126-1198), el filósofo y teólogo asharí hispanoárabe que introdujo el pensamiento aristotélico en Occidente. Allí concibió la idea de unificar las tradiciones culturales supervivientes en aquella época. Al año siguiente, ya de regreso en Italia, con sólo veintitrés años, raptó en Arezzo a la esposa de Giuliano Moriotto de Médicis, un pariente pobre de los Médicis florentinos, por lo que fue perseguido, atacado y herido. Luego, hacia finales del año 1486 publicó en Roma sus Conclusiones philosophicae, cabalisticae et theologicae, conocidas como Las 900 tesis.
Se trata de novecientas proposiciones recogidas de las más diferentes fuentes culturales, tanto de filósofos y teólogos latinos como de los árabes, los peripatéticos y los platónicos. No excluyó tampoco a los pensadores esotéricos, como Hermes Trimegisto, ni a los libros hebreos. La obra iba precedida de una introducción, que tituló Discurso sobre la dignidad del hombre, texto que se ha convertido en clásico y donde Pico formula tres de los ideales del Renacimiento: el derecho inalienable a la discrepancia, el respeto por las diversidades culturales y religiosas y, finalmente, el derecho al crecimiento y enriquecimiento de la vida a partir de la diferencia.
En cuanto a las tesis, su intención era demostrar que el Cristianismo era el punto de convergencia de las tradiciones culturales, religiosas, filosóficas y teológicas más diversas. Su intención era que estas novecientas conclusiones se discutieran en Roma después de la Epifanía de 1487 por los doctos de todo el mundo para entablar una paz filosófica entre los cultivadores de todas las doctrinas. Un ejemplo es esta interpretación de la creación basada en el Génesis y el Timeo de Platón:
Cuando Dios ha completado la creación del mundo, empieza a considerar la posibilidad de la creación del hombre, cuya función será meditar, admirar y amar la grandeza de la creación de Dios. Pero Dios no encontraba un modelo para hacer al hombre. Por lo tanto se dirige al prospecto de criatura, y le dice: "No te he dado una forma, ni una función especifica, a ti, Adán. Por tal motivo, tu tendrás la forma y función que desees. La naturaleza de las demás criaturas, la he dado de acuerdo a mi deseo. Pero tú no tendrás límites. Tú definirás tus propias limitantes de acuerdo a tu libre albedrío. Te colocaré en el centro del universo, de manera que te sea más fácil dominar tus alrededores. No te he hecho ni mortal, ni inmortal. Ni de la tierra, ni del cielo. De tal manera, que tú podrás transformarte a ti mismo en lo que desees. Podrás descender a la forma más baja de existencia como si fueras una bestia o podrás, en cambio, renacer más allá del juicio de tu propia alma, entre los más altos espíritus, aquellos que son divinos."
Sin embargo trece de esas tesis fueron consideradas "sospechosas de herejía". El Papa las vinculó con la magia cabalística y prohibió seguir adelante con el debate. Pico no tuvo mejor idea que escribir una Apología en la cual defendía esas tesis cuestionadas, lo que los doctos clericales consideraron un acto de soberbia y obstinación. Juzgado y condenado por herejía, Pico fue excomulgado, por lo que huyó a Francia, donde fue detenido y conducido a la cárcel de Vincennes. El heredero del trono de Francia, y futuro rey, Carlos VIII, intercedió en su favor y fue liberado. Tras esto, aceptó una invitación de Lorenzo el Magnífico de Médicis (1449-1492), banquero, político y mecenas italiano, y se instaló en Florencia. En el año 1489 finalizó el Heptaplus, relato místico de la creación del universo, en el que bucea sobre el Génesis buscando desentrañar sus significados más recónditos. Dos años después, con veintiocho años de edad, renunció a sus cuantiosos bienes y a su parte del principado familiar y se entregó a un profundo fervor religioso. Viajó por toda Italia como un mendicante hasta que en 1493, el papa Alejandro VI lo absolvió de cualquier imputación de herejía y lo admitió de nuevo en la Iglesia católica. Pico, sin embargo, no abjuró de ninguna de sus tesis. Ingresó en la Orden de los Dominicos, cuyos hábitos llegó a vestir poco antes de su muerte, acaecida a los treinta y un años, el 17 de noviembre de 1494.
Una porción de su Disputationes adversus astrologiam divinatricem fue publicado en Bolonia tras su muerte. En este libro Pico presenta argumentos contra la práctica de la astrología que han tenido una enorme importancia durante siglos, hasta nuestras fechas. Disputationes está influenciado por los argumentos contra la astrología expuestos por uno de sus héroes intelectuales, San Agustín de Hipona, y también por ideas mantenidas por su maestro, Marsilio Ficino, que le habría animado a escribirlo. La enemistad de Pico hacia la astrología parece deberse principalmente al conflicto con las nociones cristianas de libertad de elección. Pero los argumentos de Pico van más allá de las objeciones de Ficino (que era astrólogo). El sobrino de Pico, un ferviente seguidor de Savonarola editó el manuscrito para su publicación tras su muerte, y posiblemente fue corregido para ser aun mas crítico. Esto explica el hecho de que Ficino promocionara el manuscrito y lo apoyara con entusiasmo antes de su publicación.
Pico llegó a acumular una de las bibliotecas personales más ricas del Renacimiento, que legó a un amigo con la condición de no cederla a ningún convento, como era lo usual en la época entre los hombres de su condición, lo que coincide con su talante independiente y sus firmes y sostenidas convicciones de eterno rebelde ante la autoridad eclesiástica y el dogma católico
