1833-ban belépett a Jézus-társaságba, 1839-ben a fizika és matematika tanára lett a Loretói Jezsuita Kollégiumban. 1844-ben tért vissza Rómába, hol teológiai tanulmányainak befejezése után a Collegio Romanóban tanított. 1848-ban - miután a jezsuitákat elűzték Rómából - Secchit meghívták az angliai Lancashire-ba a Stonyhurst College-ba, majd Amerikába, a washingtoni Georgetown Egyetemre. Tudományos hírnevének köszönhetően 1849-ben visszaengedték Rómába, a Collegio Romano csillagvizsgálójának igazgatója, s a csillagászat professzora lett. Itt új obszervatóriumot építtetett, ahol csillagászati színképelemzést, földmágnességi és meteorológiai kutatásokat végzett. A színkép-vizsgálatok alapján a csillagokat négy osztályba sorolta. Ezen alapult a csillagok későbbi, sokkal részletesebb, harvard-osztályozásnak nevezett, színképek szerinti csoportosítása. Kutatta a Nap fizikáját, kimutatta, hogy a napfogyatkozások idején látható protuberanciák, gázkitörések a Naphoz tartoznak, s leírta ezeknek, valamint a kisebb gáznyúlványoknak, a szpikuláknak a viselkedését. Bolygó-, ködfolt- és kettős csillag-megfigyeléseket is végzett. Rómában hunyt el 1878. február 26-án.