Se inscribe como alumno numerario de pintura en la Academia de San Carlos en 1858 y, tiene de maestros a Santiago Rebull, Pelegrín Clavé y al italiano Eugenio Landesio siendo de este último su discípulo más brillante, considerado, por Diego Rivera como «el pintor mexicano por excelencia». Velasco crea un estilo artístico por un lado de los fundamentos teórico-práctico del paisaje clásico y romántico legado por Landesio y, por otro, de la brecha iniciada por los «artistas viajeros» que sujetos a lo real, describen la naturaleza con gran sentido estético. Él ve a la naturaleza como creación de Dios, en su autobiografía dice: «El artista debe presentarse delante del natural, en presencia de las obras de Dios, como discípulo siempre, nunca como maestro».  En 1860 ganó la beca de Paisaje con el cuadro «Patio del exconvento de San Agustín» además obtiene tres terceros lugares en la exposición de fin de Curso; en 1865 inicia estudios en Ciencias Naturales en la Academia de Medicina; en 1868 contrajo matrimonio con María de la Luz Sánchez y al ser retirado Landesio, lo nombran profesor de perspectiva y paisaje en la Academia de San Carlos, además es designado Socio de Número de la Sociedad Mexicana de Historia Natural; de 1871 a 1898 participa en las exposiciones de la Escuela Nacional de Bellas Artes obteniendo en la mayoría el primer lugar; en 1876 participa en la Exposición Internacional de Filadelfia y un año después empieza a colaborar en el Museo Nacional con una serie de dibujos prehispánicos; en 1880 recibe de manos de Porfirio Díaz el nombre de dibujante del Museo Nacional; en 1884 el Presidente Manuel González lo nombra representante de México en la Exposición de Nueva Orleans donde participa como pintor y, en 1889 preside la delegación mexicana a la Exposición Universal de París donde recibe la condecoración de Caballero de la Legión de Honor; en 1908 termina su libro «El arte de la pintura» enfocado a la enseñanza de la pintura de paisaje.Velasco, pintor académico, no idealiza los elementos naturales que intervienen en sus paisajes, él busca la objetividad como respuesta lógica a su formación científica. Dentro de su basta producción paisajista, trabaja una amplia temática consistente en escenas tropicales, vistas urbanas, arboledas, árboles vetustos, configuraciones rocosas, volcanes, vistas arqueológicas y paisajes históricos. Sin embargo, la representación del Valle de México es su tema principal logrando en ellas conjugar en armonía las formas naturales y las creadas por el hombre.