Nació en 1843 en Corteno, pueblo cerca de Brescia, en el norte de Italia, donde su padre trabajaba como funcionario del departamento médico.

Sus principales aportaciones se relacionan con el estudio del tejido nervioso. Golgi fue el primero en emplear nitrato de plata para teñirlo antes de examinarlo al microscopio. También se le debe el reconocimiento de la red intracelular presente en casi todas las células eucariotas y que lleva su nombre: el aparato o complejo de Golgi. Además, realizó importantes estudios sobre el cerebelo y sobre el plasmodio del paludismo.