Fisiologo italiano.
Nasce a Kiev, facente parte dell'allora Unione Sovietica.
Ben presto viene rimpatriato assieme alla famiglia, a causa delle persecuzioni staliniste nei confronti degli ebrei.
Nel 1961 consegue la laurea in Medicina presso l'Università degli Studi di Padova e, nel 1964, ottiene la specializzazione in Neurologia.
Nel 1967 diventa prima assistente e poi professore ordinario di Fisiologia Umana all'Università degli Studi di Parma.
Dal 2002 è il direttore del Dipartimento di Neuroscienze della stessa università. Dal 2012 insegna Basi neurofisiologiche delle funzioni cognitive presso la Facoltà di Filosofia dell'Università Vita-Salute San Raffaele di Milano.
È stato Visiting Professor presso il Dipartimento di Anatomia dell'Università di Pennsylvania, e ha trascorso un anno presso il Dipartimento di Psicologia della Università McMaster.
Dal 1985 al 1986 è presidente della European Brain Behavior Society.
Coordina il gruppo di scienziati che nel 1992 ha scoperto l'esistenza dei neuroni specchio (o neuroni mirror). È una scoperta importantissima, che per la prima volta pone una base fisiologica all'empatia.
È membro dell'Academia Europæa, dell'Accademia Nazionale dei Lincei, dell'American Academy of Arts and Sciences e dell'Académie des sciences dell'Institut de France. È membro onorario della Società Italiana di Neuroscienze di cui è stato presidente.
Presso Cortina editore ha pubblicato, assieme a Corrado Sinigaglia, So quel che fai. Il cervello che agisce e i neuroni specchio; presso Rizzoli In te mi specchio. Per una scienza dell'empatia con Antonio Gnoli.