Хоакин Соролла был старшим ребенком, родившимся у коммерсанта Хоакина Сроллы и его жены Консепсьон Бастида. Его сестра Кончитта родилась годом позже.
В августе 1865 дети остались сиротами, их родители умерли, возможно, от холеры. Они воспитывались родственниками со стороны их матери.
Он получил первоначальное художественное образование, в возрасте четырнадцати лет, в своем родном городе у учителя Салустино Асеньо Кайтано Капуц.

В возрасте восемнадцати лет он перебрался в Мадрид, активно изучал коллекцию картин в музее дель Прадо.
Завершив военную службу, в двадцать два Соролла получил грант, что позволило четыре года провести в Риме для изучения живописи. В Италии он находился под покровительством Федерико Прадилья, директора испанской Академии в Риме, который обнаружил у Сороллы талант.

В 1885 году он побывал в Париже, где состоялось его первое знакомство с современной живописью. Он находился под огромным впечатлением от выставок Жюля Бастьен - Лепажа и Адольфа фон Менцеля. Вернувшись в Рим, он продолжил обучение вместе с Бенллиуре Хосе Эмилио Сала и Хосе Вильегасом.
В 1888 году Соролла вернулся в Валенсию и женился на Клотильде Гарсиа дель Кастильо, с которой впервые познакомился в 1879 году, когда она работала в студии отца.

В 1895 они уже имели трех детей: Марию, родившуюся в 1890 году, Хоакина, родившегося в 1892 году, и Елену, родившуюся в 1895 году.
В 1890 г. они переезжают в Мадрид, и следующее десятилетие Соролла сосредотачивается на работе. Он рисует множество полотен на мифологические, исторические и социальные темы, для участия в парижских Салонах и международных выставках в Мадриде, Париже, Венеции, Мюнхене, Берлине и Чикаго.

Его первый поразительный успех была достигнут с картиной «Маргарита» (1892), получившей Золотую медаль на выставке в Мадриде, а затем первое место на Чикагской международной выставке, где она была приобретена, а затем передана в дар музея Университета Вашингтона в Сент-Луисе, Миссури.
Он сразу был признан главой современной испанской школы живописи. Его картина "Возвращение с рыбалки» (1894) была восхищенно принята на Парижском Салоне 1894 года и приобретена для Люксембургского музея. Она показала кисть уже зрелого мастера.
Поворотным моментом в карьере Сороллы была отмечена картина «Сад наследования» (1899), чрезвычайно большое полотно, которое он вынес на суд общественности. На картине изображено купание парализованных детей на море в Валенсии под присмотром монаха.
Картина получила официальное признание, а также Гран-при и медаль Всемирной выставки в Париже в 1900 году и медаль национальной выставки в Мадриде в 1901 году.

После этой картины художник никогда не возвращался к социальной теме.
Два рисунка-эскиза к этой картине он подарил своим американским друзьям-художникам Джону Сингеру Сардженту и Мэри Уильям Чейз.
После Всемирной выставки в Париже 1900 года он получил звание кавалера Почетного легиона, и в течение ближайших нескольких лет Соролла стал почетным членом Академий изящных искусства в Париже, Лиссабоне и Валенсии.
Специальная экспозиция его работ была выставлена в Галерее Жоржа Пети в Париже в 1906 и затмила все его предыдущие успехи. Были показаны почти 500 произведений -залитые солнцем пляже, пейзажи и портреты.
Хотя последующие крупномасштабные выставки в Германии и в Лондоне были встречены более сдержанно, но в Англии в 1908 году Соролла встретился с критиком Арчером Милтоном Хантингтоном, который предложил ему сделать выставку в Америке. Выставка прошла в Нью-Йорке в 1909 году и включала 356 картин, 195 из которых проданы. Соролла провел пять месяцев в Америке, где нарисовал более двадцати портретов.

В начале 1911 года Соролла посетил Соединенные Штаты во второй раз, были выставлены 161 картин в Институте Искусств в Чикаго. В том же году художник встретился с М. Арчером Хантингтоном в Париже и подписал контракт на серию картин о жизни в Испании.

После Всемирной выставки в Париже 1900 года он получил звание кавалера Почетного легиона, и в течение ближайших нескольких лет Соролла стал почетным членом Академий изящных искусства в Париже, Лиссабоне и Валенсии.
Специальная экспозиция его работ была выставлена в Галерее Жоржа Пети в Париже в 1906 и затмила все его предыдущие успехи. Были показаны почти 500 произведений - залитые солнцем пляже, пейзажи и портреты.

Хантингтон предполагал работы, изображающие историю Испании, но художник предложил картины о регионах Пиренейского полуострова и называл серию «Провинции Испании». Рисовал художник полотна на пленэре, отправляясь на поиски натуры в Наварру, Арагон, Каталонию, Валенсию, Эльче, Севилью, Андалусию, Эстремадуру, Галицию, Гуипускоа, Кастилию и Леон. На каждой картине люди были одеты в местные науциональные костюмы. В 1917, по его собственному признанию, сюжеты и темы картин были исчерпаны. Он окончил работу к середине 1919 года.
В 1920 году, рисуя очередной портрет в своем саду в Мадриде, его разбивает инсульт.

Находясь парализованным в течение более трех лет, он скончался в 1923 году.