Il naquit à Cavaillon, dans le Comtat Venaissin qui appartenait alors aux Etats pontificaux, le 3 février 1544. Issu d’une famille noble, descendant de sainte Françoise Romaine, il se montra dans son enfance particulièrement pieux : éduqué chez les jésuites à Avignon, il entra jeune dans la confrérie des Pénitents noirs.

A l’âge de 18 ans, il s’engagea dans l’armée royale afin de défendre le catholicisme contre les huguenots ; il s’efforça alors de montrer un bon exemple aux soldats catholiques dont il réprouvait les mauvaises mœurs. Son frère, Alexandre, qui était chef de la garde de Charles IX, le fit venir en 1565 à Paris, où il lui offrit une place d’importance. Détourné de sa piété par les honneurs et la facilité, il sombra peu à peu dans la débauche ; mais, déçu de ne pas recevoir les responsabilités qui lui étaient régulièrement promises, il rentra dans sa terre natale en 1570.

Installé à Avignon, il poursuivit pendant un temps sa vie débauchée ; il écrivait aussi de la poésie de mœurs légères. Mais, en 1573, après la mort de son père et de son frère, il revint à Cavaillon où il rencontra une pieuse veuve qui le ramena à la foi. Un soir de 1574, elle lui lança : « On ne se moque pas de Dieu. Il vous appelle et vous ne l’écoutez pas. Il ne cesse de vous chercher et vous ne cessez de fuir. » Avec l’aide du sacristain de la cathédrale, Louis Guyot, il entama alors son chemin de conversion, se sépara de ses biens et vécut désormais dans la solitude d’un ermitage et la pénitence.

En 1578, il commença d’étudier en vue du sacerdoce ; il fut ordonné prêtre en 1582. Nommé chanoine de la cathédrale Saint-Véran de Cavaillon, il travailla à l’évangélisation des campagnes, s’attachant à la conversion des hérétiques. Plutôt que d’entamer avec eux des discussion stériles, il leur déclarait d’entrée : « Avant de disputer, combattons ensemble notre ennemi commun ; détruisons la colère, l’impureté, l’orgueil et tous les autres vices ; concevons une grande crainte des jugements de Dieu et des peines de l’enfer. Il ne sera pas difficile après cela de nous entendre. »

Très marqué par la vie de saint Charles Borromée, il vivait dans une grande austérité et s’efforçait de prêcher à nouveau les bonnes mœurs : il brûla notamment sa poésie licencieuse, demandant pardon pour le tort qu’elle avait causé. Le 29 septembre 1592, avec cinq disciples, il fonda la Société des Prêtres de la doctrine chrétienne, avec pour mission l’évangélisation dans la ligne des réformes tridentines. Sa congrégation, dont il fut supérieur, fut approuvée par le pape Clément VIII en 1597.

En 1594, César de Bus devint aveugle ; ayant renoncé à sa charge de supérieur, il ne cessa pas pour autant de prêcher et de confesser. Quelques années plus tard, sur son lit de mort, le diable porta à son souvenir sa jeunesse débauchée, ce à quoi il répondit : « Oui, mais j’ai ensuite porté la croix. » Il mourut à Avignon le 15 avril 1607, en la fête de Pâques ; le pape François le canonisa le 15 mai 2022.