Issu d'une famille bourgeoise, Jean-François Portaels étudie à l'Académie de Bruxelles auprès de François-Joseph Navez (qui devint par la suite son beau-père). Pour se perfectionner, il suit les cours de Paul Delaroche à Paris, et obtient, en 1842, le Grand Prix de Rome.

Grâce à son Prix de Rome, Portaels passa quelques années en Italie, en compagnie de son ami, le peintre Alexandre Robert2. Ils se rendirent ensuite en Orient, entre 1845 et 1847.