牛仙客早年曾在鹑觚县担任小吏，受到县令傅文静的器重。傅文静后升任陇右营田使，牛仙客被召为佐吏，并因军功累迁至洮州司马。
开元九年(721年)，王君毚担任河西节度使。牛仙客被授为节度判官，成为王君毚的心腹。开元十五年(727年)，王君毚战死。萧嵩继任河西节度使，仍将军政事务托付给牛仙客。他工作勤勉，以诚信待人，深得军民爱戴。
开元十七年(729年)，萧嵩回朝拜相，担任中书令，遥领河西节度使，并多次推荐牛仙客。牛仙客得以改任太仆少卿、凉州别驾，并代理河西节度留后。后来，牛仙客接替萧嵩，出任节度使，兼任凉州刺史，历加太仆卿、殿中监。
开元二十四年(736年)，牛仙客调任朔方行军大总管，河西节度使之职由崔希逸接任。不久，崔希逸奏称，牛仙客在任时厉行节约，积蓄财物，政绩可观。唐玄宗便命刑部员外郎张利贞前去核实。张利贞经过调查，回奏朝廷，称河西确是仓库盈满，器械精劲。唐玄宗大悦，欲任命牛仙客为六部尚书。
这时，中书令张九龄反对道：“自开国以来，尚书之职只有德高望重者才可担任。牛仙客边疆小吏出身，骤然提拔到清要之位，恐怕遗羞朝廷。”唐玄宗便要给牛仙客加封爵位。张九龄再次反对：“封爵是为奖劝功劳。牛仙客身为边将，充实仓库，修理器械，乃是本职，不足以论功。陛下赏赐金帛即可，不可封爵。”唐玄宗默然。而李林甫却暗中进言道：“牛仙客乃是宰相之才，张九龄书生，不知大体。”玄宗大悦。
次日，唐玄宗再次提及，要加牛仙客爵位，张九龄仍旧反对。唐玄宗怒道：“你嫌牛仙客家世寒微，难道你出身名门吗?”张九龄答道：“臣岭南寒门，不如牛仙客中原人士，但臣却在中枢多年，执掌文诰。牛仙客此前只是边疆小吏，目不知书，如加以重用，恐难孚众望。”退朝后，李林甫再次暗中进言：“只要有才识，何必满腹经纶。天子用人，有何不可。”唐玄宗遂赐封牛仙客为陇西郡公，食实封三百户。
同年十一月，张九龄罢相。牛仙客被任命为工部尚书、同中书门下三品，并执掌门下省事务。他遇事不敢裁决，只是唯唯诺诺而已，政务皆由李林甫做主。皇帝赏赐的财物，也都如数存放，不敢挥霍享用。
开元二十五年(737年)，唐玄宗封牛仙客为豳国公，并追赠其父祖官职。开元二十六年(738年)，牛仙客进拜侍中，遥领河东节度使。 开元二十七年(739年)，牛仙客又兼任兵部尚书，后被免去遥领的节度使职务。
天宝元年(742年)，唐玄宗更改官制，改封牛仙客为左相，仍兼兵部尚书。同年七月，牛仙客病逝，终年六十八岁，追赠尚书左丞相，谥号贞简。
罗斯·奥古斯特·奥托
约瑟夫·李斯特
弗兰克
格雷戈尔·孟德尔
贝克勒尔
威廉·哈维