Peintre d'histoire, élève de Jean-Baptiste Descamps à l’école des Beaux-Arts de Rouen puis de Vien. Prix de Rome.
Après un séjour à Rome, il revint dans sa ville natale où il exécuta, pour la chapelle du séminaire de Saint-Vivien, l’un de ses meilleurs tableaux, la Peste de Milan.
en 1794, il obtint le titre de peintre du cabinet de l’École de Médecine.
n 1810, Lemonnier devint directeur de la manufacture des Gobelins, place qu’il perdit en 1816. Il prit également une part active à l’établissement du Musée des beaux-arts de Rouen.