Figlio di un bronzista portoghese, Coello studiò presso la bottega madrilena del pittore Francisco Rizi, rivelandosi uno dei suoi più brillanti allievi, distintosi per la sua grande applicazione al disegno. Più tardi viaggiò in Italia in cui poté ammirare opere di artisti italiani, tra i quali Carlo Dolci, che gli permisero di raffinare uno stile molto apprezzato a corte. Questo suo stile è ben visibile nella sua prima tela conosciuta, Cristo Bambino alla porta del Tempio (da una opera perduta di Jacques Blanchard), realizzata nel 1660 e conservata nel Museo del Prado. Dal 1663, con La visione di Sant'Antonio di Padova, conservata a Norfolk (Virginia), incorpora per la prima volta gli sfondi architettonici in prospettiva e gli angeli svolazzanti che costituiranno un altro segno distintivo della sua opera. L'anno seguente, eseguì uno dei suoi più grandi capolavori, Il trionfo di sant'Agostino, anch'esso al Prado, in cui è visibile una forte influenza fiamminga, unita ad un forte senso inventivo e un'accuratezza cromatica.
Nel 1685 divenne pittore di corte del re Carlo II e iniziò l'attività di ritrattista, nella quale si distinse per gli accenti realistici.
Elementi barocchi nei suoi dipinti
Il gusto per elementi decorativi quali angeli, fiori, colonne ecc., sono le caratteristiche principali del suo primo stile. Questa prima maniera ha apice nei dipinti dei retabli del convento madrileno di San Plácido, in cui spicca l'Annunciazione dell'altare maggiore.
1660: Gesù Bambino alla porta del Tempio, 168 x 122 cm, Madrid, Museo del Prado; Ritratto di Don Fernando de Valenzuela, marqués de Villasierra, olio su tela.
1661: Cristo servito dagli Angeli, collezione privata; L'ingresso di Gesù a Gerusalemme, Valladolid, Museo dell'Università.
1663: Visione di sant'Antonio da Padova, olio su tela, 67 x 50,5 cm, Norfolk, Chrysler Museum.
1664: Susanna e i vecchioni, olio su tela, Ponce, Museo Ferré; Il trionfo di sant'Agostino, olio su tela, 271 x 203 cm, Madrid, Museo del Prado.