Юрий (Георгий) Иванович Пименов родился 26 (13) ноября 1903 года в Москве в семье помощника присяжного поверенного Ивана Васильевича Пименова и Клавдии Михайловны Пименовой из купеческого рода Бабаниных.
По воспоминаниям Пименова: «Учась в гимназии, я с двенадцати лет начал ходить в воскресную школу рисования и живописи. Художником решил стать обязательно… Дома я рисовал пейзажи и срисовывал с открыток Серова, Сомова».
В 1920-е учился во ВХУТЕМАСе на живописном и полиграфическом факультетах у В. А. Фаворского и С. В. Малютина. Создавал иллюстрации для журналов и, конечно, создавал живописные полотна. В ранний период испытал влияние немецкого экспрессионизма («Инвалиды войны», 1926, «Даёшь тяжёлую индустрию!», 1927; «Солдаты переходят на сторону революции», 1932).
В 1931 году женился на Наталье Константиновне Бернадской.
Стал одним из учредителей Общества станковистов (ОСТ) и общества художников «Изобригада».
С начала централизации советского искусства в начале 1930-х годов и создания «Союза советских художников» деятельность независимых объединений пресеклась, Пименов вспоминал:
«…Это было мое трудное время. У меня расползлись нервы, я совсем не мог работать. К тому же меня постигли и профессиональные беды: одну книжку, которую я иллюстрировал, за рисунки признали формалистической, и я оказался без денег и без работы, так как после этой книжки работы в журналах мне не давали, и мы существовали на те деньги, которые стенографией зарабатывала моя жена».
В 1937 году создал одну из самых известных своих картин «Новая Москва» (Третьяковская галерея), в которой художник представил свою новую, неоимпрессионистическую манеру письма. На картине изображена московская улица и девушка за рулем открытого Линкольна, что стало революцией в соцреализме. Такую же композицию с девушкой за рулем Пименов использовал еще раз в 1944 году в картине «Фронтовая дорога».
Также создавал декорации для театра, книжные иллюстрации, монументально-декоративные панно, киноплакаты. За панно «Стахановское движение» для павильона СССР на Всемирной выставке 1937 года в Париже получил золотую медаль.
Во время Великой Отечественной войны работал в Окнах ТАСС, рисовал героев передовой и тыла, в 1943 году побывал на Северо-Западном фронте, в Ленинграде.
В 1949 году принимал участие создание в фильме «Кубанские казаки» в качестве художника.
После войны преподавал на художественном факультете во ВГИКе, профессор с 1947 года.
В 1966 году подписал письмо 25-ти деятелей культуры и науки Л. И. Брежневу против реабилитации И. Сталина.
Умер 6 сентября 1977 года в Москве.
Работы художника находятся во многих галереях мира, в Русском музее находятся несколько его произведений - «Инвалиды войны», 1926, «Физкультурный парад», 1939, «Проливной дождь», 1957, «Спор», 1968.
