Après des études à l'École d'Art Lyrique de l'Opéra de Paris, Jérôme Varnier fait ses débuts à l’Opéra de Lyon, où il intègre la troupe de 1995 à 2000, et participe à de très nombreuses productions. Le rôle d’Arkel (Pelléas et Mélisande) sous la direction de Marc Minkowski en 2001 à l’Opéra de Leipzig marque le début d’une carrière internationale.
Depuis, il a interprété plus de quatre-vingt-dix rôles dont Seneca (L´Incoronazione di Poppea), Caronte (L’Orfeo), Nettuno (Il ritorno di Ulysse), Arkel (Pelléas et Mélisande) à Bruxelles, à Leipzig, Sydney, Paris, Lyon, Bordeaux, Londres, Tokyo, Marcel (Les Huguenots) à La Monnaie à Bruxelles et à Nice, Crespel (Les Contes d'Hoffmann), le Cardignal Brogni (La Juive) à Strasbourg, Frère Laurent (Roméo et Juliette de Gounod) à Bruxelles, Maskat, Tours, Méphistophélès (Faust), Banquo (Macbeth) et Ramfis (Aida), Colline (La Bohème) à l’Opéra Comique, à Lyon, Bordeaux, Sarastro (Die Zauberflöte) à Tours.
Outre les Maisons d’Opéra déjà citées, Jérôme Varnier s’est produit sur la scène du Capitole de Toulouse (Hippolyte et Aricie et Œdipe d’Enescu), de l’Opéra National de Paris (Hippolyte et Aricie, Pelléas et Mélisande, Capriccio), du Theater an der Wien (Hamlet et Guillaume Tell), du Dutch National Opera d’Amsterdam (Le Balcon de Eötvös et L’Etoile de Chabrier), du Teatro alla Scala de Milan (L’Enfant et les Sortilèges) au Festival d’Aix en Provence et du Festival Radio France et Montpellier, au Théâtre des Champs-Élysées (Orfeo, Ulysse), à la Philharmonie de Paris (Roméo et Juliette de Berlioz, Renard de Stravinsky), à l’Opéra de Sydney (Pelléas et Mélisande, Requiem de Verdi).
Durant sa carrière, il a eu l’occasion de chanter sous la direction de chefs tels que Myung-Whun Chung à Paris et Séoul, Peter Eötvös à Aix-en Provence, Bernard Haitink avec l’Orchestre National de France, Armin Jordan, Esa-Pekka Salonen avec le Philharmonia Orchestra à Londres, Alain Altinoglu, Emmanuel Krivine, Antonio Pappano à l’Accademia Santa Cecilia de Rome, Louis Langrée, Marc Minkowski, Marcello Viotti avec le Münchner Rundfunks Orchester, François-Xavier Roth à la Philharmonie de Paris, John Nelson pour l'enregistrement des Troyens à Strasbourg, Charles Dutoit à Sydney, Raphaël Pichon avec l’ensemble Pygmalion, René Jacobs à Bozar (Bruxelles), au Concertgebow à Amsterdam, Philharmonie de Cologne, Sir Simon Rattle avec le Freiburger Barokorchester au Staatsoper de Berlin. Il a travaillé avec de prestigieux metteurs en scène dont Peter Stein, Robert Wilson, Robert Carsen, Jérôme Deschamps, Denis Podalydès, Olivier Py, Laurent Pelly, Christophe Honoré.
Plus récemment, il était au Théâtre de la Monnaie dans Jeanne d’Arc au Bûcher, dans le Bourgeois Gentilhomme avec Jérôme Deschamps et Marc Minkowski à Montpellier, à l’Opéra de Versailles.
Parmi ses nombreux enregistrements, on peut citer les CD : Phaëton (Erato), Hippolyte et Aricie (Archiv-Deutsche Gramophon), Doktor Faust (Erato), Dédale (Musique Française d'Aujourd'hui Radio France), Donizetti’s Les Exilés en Sibérie, Le Premier Cercle, Pelléas et Mélisande (Radio France), F. Martin’s Golgotha (Profil, Edit. Günter Hänssler), Les Troyens, Pelléas et Mélisande (Alpha Classics), Orfeo (Naïve), ainsi que les DVD : Hippolyte et Aricie, Pelléas et Mélisande, L’Etoile de Chabrier, Hamlet.
Parmi ses projets, Le Spectre (Hamlet) à l’Opéra-Comique, le Muphti (Bourgeois Gentilhomme) à l’Opéra de Marseille, de Bordeaux, à Chambéry, Lyon, Caen, Amiens, Arkel (Pelléas et Mélisande) à Séville, Horace Truchet (On purge Bébé) et Cranmer (Henry VIII) à Bruxelles. La sortie du CD de Il Ritorno di Ulysse in Patria (Nettuno) de Monteverdi chez Naïve.