A sua formação artística desenvolveu-se num ambiente familiar, entre os estudos de pintura holandesa e flamenga, exigidos pelo pai, o artista Manuel Maria Bordalo Pinheiro e o contacto com o realismo, sob influência do seu irmão mais velho, Rafael Bordalo Pinheiro. Aluno pouco assíduo da Academia de Belas-Artes de Lisboa, Columbano estreou-se nas exposições da Sociedade Promotora das Belas-Artes com pequenos quadros de género, na década de 70. Em 1880 obtém o pensionato particular da Condessa d’Edla para uma estada em Paris, depois de ser preterido em dois concursos do Estado. Antes de partir, realiza um conjunto de pinturas, importantes pela observação crítica e irónica de ambientes burgueses portugueses e realiza, já em Paris, Concerto de Amadores, obra intimista de grandes dimensões, recusada no salão da Promotora de 1883 e mal entendida por uma crítica artisticamente pouco preparada. Em Lisboa, regista a camaradagem do Grupo do Leão, 1885, num grande retrato colectivo, centrado na figura do mestre da geração naturalista, Silva Porto. Realiza várias decorações em palacetes particulares, como o Valenças, Museu de Artilharia e sala dos Passos Perdidos da Assembleia da República, onde regista, em vastos painéis, um interessante conjunto de políticos contemporâneos que associa a figuras marcantes da História de Portugal.
Dedica-se preferencialmente ao retrato de amigos e familiares, nos anos 80, numa paleta de tonalidades claras, que posteriormente escurece, nos retratos de intelectuais portugueses, já na viragem do século, numa característica pintura em mancha e tonalidades, terminando numa obsessiva preocupação pelo tratamento da luz que desmaterializa a figura. Pioneiro do realismo, as suas obras referenciam artistas como Velázquez, Rembrandt, Manet, Degas, Courbet, Fantin-Latour. Amigo de Sargent, próximo da estética do alemão Leibl, Columbano constrói uma original modernidade.