Camillo Golgi, hijo de un empleado del departamento médico, estudió medicina en la Universidad de Padua, donde se graduó en 1865. Trabajó algún tiempo en la clínica psiquiátrica del criminólogo Lombroso, pero pronto se interesó por la histología.
En 1872 comenzó a trabajar en el pabellón de un hospital de incurables Abbiategrasso. Se desempeñó como profesor de anatomía en la Universidad de Turín y Siena y fue profesor de Histología en Pavía, que llegó a ser director y rector de la Facultad de Medicina.
A pesar de los limitados recursos, sus experiencias y conocimientos le valieron para ganarse la confianza de otros profesionales. Su método de tinción con nitrato de plata causó una revolución en el estudio de laboratorio del tejido nervioso. Empleando este método, hemos identificado una clase de célula nerviosa siempre con extensiones (o dendritas) mediante el cual se produce la interconexión de otras células nerviosas. Este descubrimiento llevó a Wilhelm von Waldeyer-Haltz a la hipótesis de que las células nerviosas son las unidades estructurales básicas del sistema nervioso, una hipótesis que más tarde demostraría Santiago Ramón y Cajal.
En 1876, después de su regreso a la Universidad de Pavia, continuó el estudio de las células nerviosas, dando pruebas de una red irregular de fibrillas, gránulos y cavidades (que más tarde sería llamado el aparato de Golgi), que desempeña un papel esencial en las operaciones celulares como la construcción de la membrana, el almacenamiento de los lípidos y las proteínas o el transporte de partículas a lo largo de la membrana celular.
Entre 1885 y 1893 dedicó sus investigaciones al estudio de la malaria con importantes avances sobre este tipo de enfermedad producida por los parásitos Plasmodium.
En 1906, Golgi recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina, junto con Santiago Ramón y Cajal por sus estudios sobre la estructura del sistema nervioso.
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