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Estudió en la Universidad de Valencia, donde obtuvo los títulos de maestro en Filosofía (1762) y de doctor en Teología (1766) y se ordenó sacerdote en Oviedo en 1772. Entregado a la docencia, marchóa París en 1777 como preceptor de los hijos del Duque del Infantado, donde entraría en contacto con la botánica bajo la tutela de André Thouin y Antoine Laurent de Jussieu. Impregnado deenciclopedismo, fue de los primeros científicos españoles en utilizar los nuevos procedimientos taxonómicos de Carlos Linneo y una de la figuras más importantes de la ciencia ilustrada en España.
Entre suspublicaciones iniciales destaca la serie dedicada a las Monadelfias. A su regreso de París en 1789 a causa de los desórdenes producidos por la Revolución Francesa, entabló una relación epistolar en 1790 conel librero parisino Jean-Baptiste Fournier a fin de llevar un negocio de introducción en España de libros prohibidos, hasta su muerte en 1804, gracias al cual llegaron alrededor de setecientas deestas obras, muchas de ellas revolucionarias, como ha descubierto el historiador valenciano Nicolás Bas, que halló ese epistolario inédito.1 También siguió con sus labores botánicas y describió plantasperuanas y chilenas procedentes de la Expedición Botánica al Virreinato del Perú (1777-1788) de Ruiz y Pavón y otras de la Expedición Botánica a Nueva España, entre las que destaca la Dahlia, cuyaprimera descripción fue hecha por Cavanilles sobre plantas cultivadas en el Jardín Botánico de Madrid enviadas por esta Expedición.
Recorrió parte de la Península Ibérica clasificando e inventariando laflora autóctona, y en el curso de tales investigaciones descubrió nuevas especies y elaboró un tratado en seis volúmenes Icones et descriptiones plantarum quae aut sponte in Hispaniae crescunt, aut inhortis hospitantur (1791-1804); también investigó la flora sudamericana y compuso un Glosario de botánica en cuatro lenguas (1795-1798).Fundó y redactó, junto a Cristiano Herrgen, Louis Proust y...