Przyszły kardynał urodził się 7 listopada 1942 w Paryżu. Po ukończeniu liceum im. Henryka IV wstąpił w 1962 do seminarium duchownego św. Sulpicjusza w Issy-les-Moulineaux w aglomeracji stołecznej, kształcąc się jednocześnie w paryskim Instytucie Katolickim. W latach 1964-65 odbywał służbę wojskową w Niemczech Zachodnich, po czym ukończył studia teologiczne i filozoficzne i 28 czerwca 1969 ówczesny arcybiskup stolicy Francji kard. François Marty wyświęcił go na kapłana.

Ks. Vingt-Trois rozpoczął wówczas niemal 20-letnią posługę duszpasterską w parafii i archidiecezji. Do 1974 zajmował się zwłaszcza katechezą i formacją świeckich. W latach 1974-81 był wikariuszem stołecznej parafii św. Joanny de Chantal, a od 1981 do 1988 – dyrektorem swego dawnego seminarium św. Sulpicjusza, w którym ponadto wykładał teologię moralną i sakramentalną. W tym czasie uczestniczył również w różnych prorodzinnych ruchach kościelnych, zwłaszcza w Ośrodku Przygotowania do Małżeństwa (CPM), a także w stałej formacji duchowieństwa. Później mianowano go wikariuszem generalnym archidiecezji paryskiej, a do jego głównych zadań należały formacja (zajmował się m.in. szkołą katedralną i seminarium diecezjalnym), środki przekazu (rozgłośnie radiowe i Centrum Informacji), duszpasterstwo rodzin, oświata publiczna i katechetyka.

25 czerwca 1988 św. Jan Paweł II mianował go biskupem pomocniczym stołecznej archidiecezji; sakry udzielił mu ówczesny arcybiskup miasta kard. Jean-Marie Lustiger. Za swe hasło biskupie nominat przyjął słowa „Sic enim Deus dilecta mundum” (Tak Bóg umiłował świat). W niespełna 11 lat później – 21 kwietnia 1999 – ten sam papież powołał go na arcybiskupa Tours.

Rozwinął tam bardzo aktywną działalność duszpastersko-organizacyjną, ogromnie ożywiając życie prastarej archidiecezji. Podjął i rozwinął trzy główne nurty swego poprzednika abp. Michela Moutela: „modlitwa, miłość i misja”. Wezwał wspólnoty parafialne do odczytania na nowo „ścieżek Boga w [ich] historii” a później poprosił każdą wspólnotę o „przygotowanie lokalnego planu działania”. Po zamachach terrorystycznych z 11 września 2001 organizował spotkania międzyreligijne, umożliwiając różnym wyznaniom i religiom przedstawienie swojego punktu widzenia na takie zagadnienia jak „przekazywanie przekonań religijnych”. 8 grudnia 2001 zatwierdził pielgrzymki i kult publiczny w L'Île-Bouchard ku czci Matki Bożej Modlitewnej.

Po dalszych 6 latach – 11 lutego 2005 Ojciec Święty przeniósł 63-letniego wówczas hierarchę do jego miasta rodzinnego jako następcę kard. Lustigera i 30. arcybiskupa stolicy Francji. Z urzędem tym łączy się także stanowisko ordynariusza dla katolików obrządków wschodnich , niemających własnego biskupa. W latach 2007-13, przez trzy kolejne kadencje metropolita paryski stał na czele Konferencji Biskupów Francji. W swej archidiecezji przeprowadził wiele cennych działań i inicjatyw, zmierzających, podobnie jak to było w Tours, do odrodzenia i ożywienia życia religijnego na tym bardzo zeświecczonym obszarze. Do 2008 odwiedził wszystkie parafie archidiecezji, opracował szczegółowe plany działania Kościoła w różnych środowiskach i dziedzinach, np. młodzieży, rodzin, solidarności społecznej, w świecie polityki, ekologii i stosunków międzyreligijnych, a zwłaszcza z judaizmem.

Na konsystorzu 24 listopada 2007 Benedykt XVI włączył go w skład Kolegium Kardynalskiego, przydzielając mu jako świątynię tytularną w Rzymie kościół św. Ludwika Francuzów.

Jako kardynał A. Vingt-Trois brał udział w wielu ważnych wydarzeniach kościelnych z Synodami Biskupów na czele, i to z nominacji papieskiej (tzn. nie wybrał go episkopat francuski) a w dwóch zgromadzeniach synodalnych (2014 i 2015) był jednym z trzech przewodniczących-delegowanych. W dniach 12-13 marca 2013 uczestniczył w konklawe, które wybrało papieża Franciszka. W 2016 u kardynała stwierdzono chorobę Guillaina-Barrégo, przejawiającą się znacznym osłabieniem siły mięśni, co wymagało długiego leczenia szpitalnego. Ostatecznie jednak purpurat odzyskał zdrowie i w lutym 2017 podjął swe obowiązki. Miał wówczas prawie 75 lat i 7 grudnia tegoż roku ustąpił z urzędu, ale kierował jeszcze swą archidiecezją jako jej administrator apostolski do czasu mianowania następcy w osobie abp. Michela Aupetita z Nanterre, który przejął obowiązki arcybiskupa metropolity 6 stycznia 2018 roku.

Obecnie Kolegium Kardynalskie liczy 226 członków, z których 127 ma prawo wyboru nowego papieża. 11 z nich powołał papież-Polak, 34 – jego następca i 82 – Franciszek a wśród 99 kardynałów-nieelektorów, 39 mianował Jan Paweł II, po 30 – Benedykt XVI i Franciszek.

Najstarszymi wiekowo kardynałami są obecnie Angolczyk Alexandre do Nascimento (1 III 1925), Argentyńczyk poch. chorwackiego Estanislao Esteban Karlic (7 II 1926) i Ugandyjczyk Emmanuel Wamala (15 XII 1926), najmłodszymi zaś Włoch posługujący w Mongolii Giorgio Marengo, ur. 7 VI 1974, Timorczyk (Wschodni) Virgilio Do Carmo da Silva (27 XI 1967) i Brazylijczyk Paulo Costa (ur. 20 VII 1967). Najdłuższy staż w Kolegium mają trzej kardynałowie: Michael Michai Kitbunchu z Tajlandii, Alexandre do Nascimento z Angoli i Thomas Stafford Williams z Nowej Zelandii, mianowani 2 lutego 1983. Ponadto należy pamiętać, że Benedykta XVI mianował kardynałem św. Paweł VI dnia 27 VI 1977 a Franciszka – św. Jan Paweł II w dniu 21 II 2001.