Relieur, adepte de Proudhon, il préconise un collectivisme antitotalitaire. En 1865, il adhère à l’Internationale. Varlin multiplie ses actions dans les coopératives et en faveur du monde ouvrier. En 1868, il fonde le restaurant coopératif La Marmite. En 1869, il crée la Caisse du sou, pour soutenir les ouvriers grévistes. Au sein de l'Internationale, il préconise, "la libre disposition par les travailleurs eux-mêmes de leur instrument de travail". Varlin est régulièrement emprisonné. Il participe à la Commune. Il est arrêté et fusillé par les Versaillais, en mai 1871.