Bolognában született 1879. július 9-én. Szülővárosában tanult, majd Szentpétervárott Rimszkij-Korszakov tanítványa lett, s szólóbrácsás a cári operában. 1903-1908 között hegedű- és brácsaművészként hangversenyezett. Zeneszerzői tevékenységére az oroszok árnyalt hangszerelése, a francia impresszionizmus és Richard Strauss harmóniavilága hatott. 1902-es zongoraversenyével mutatkozott be, melyet Bolognában adtak elő. Notturno című zenekari művét a New York-i Metropolitanben mutatta be. Re Enzo és Semirama című operái alapozták meg világhírét, ennek nyomán lett a római Conservatorio di Musica Santa Cecilia tanára, majd 1924-ben igazgatója. 1926-ban lemondott, s csak a zeneszerzésnek élt. Leghíresebb műve két négytételes szimfonikus költeménye, a Róma kútjai (1916) és a Róma fenyői (1924), melyek D'Annunzio poémái nyomán keletkeztek. További szvitjei: Templomablakok (1927), A madarak (1927), Római ünnep (1929), Botticelli-triptichon (1927). Régi olasz zenék feldolgozásával készítette két antik tánc- és áriasorozatát. Rossini darabjainak zenekari átiratát, a La Boutique fantastique-t Gyagilev együttese adta elő 1919-ben balettszínpadon, Londonban. 1925-ös, Rossiniana című átiratára is balett készült. Legismertebb színpadi művei a Belfagor című, 1923-as vígoperája, és A láng, melyet 1934-ben mutattak be Rómában. Ez utóbbi a norvég H. W. Jenssen tragédiáját bizánci környezetben jeleníti meg. 1932-ben írta a Maria Egiziaca című misztériumot, utolsó művét, a Lucreziát felesége, Elsa Olivieri-Sangiacomo énekesnő és zeneszerző fejezte be halála után. E darab Monteverdi drámai recitativóira épül. Respighi 1935-ben Monteverdi Orfeójából is készített átiratot a milánói Scala részére.