Jørgen Koch var elev av C.F. Hansen og var som ung også ansatt hos ham. Koch ble sterkt preget av Hansen, noe som særlig kan sees i hans tidligste arbeider.
Som den første danske arkitekten reiste han til Aten og Istanbul i 1818, en reise han foretok sammen med billedhuggeren H.E. Freund. Studiene av de greske templer fikk stor betydning for Kochs forståelse av antikkens bygningsprinsipper og ornamenter.
Året etter kom han til den skandinaviske kolonien i Roma hvor han ble kjent med P.O. Brøndsted og prins Christian Frederik. I 1822 var Koch på reise med prinsen til flere steder rundt i Europa. Ved hjemkomsten til Danmark ble han knyttet til hoffet og utførte flere store og små oppdrag på de kongelige slott.
Kochs arkitektur karakteriseres av klassisismens enkelhet og estetikk. Han var også en utmerket interiørarkitekt og designer.