Estudió en el Liceo Musicale de Bolonia entre 1891 y 1901. Entre 1901 y 1903 visitó Rusia en dos ocasiones y asistió a algunas clases con Rimsky-Korsakov que marcaron crucialmente su estilo orquestal. Con el correr de esa década trabajó activamente como intérprete y comenzó a interesarse en la música italiana del pasado más remoto. Entre 1908 y 1909 estuvo en Berlín, donde absorbió mucho del rico ambiente musical pero poco de las charlas de Bruch a las cuales asistió.

Después de un periodo en Bolonia se estableció permanentemente en Roma en 1913 y fue nombrado profesor de composición en el Liceo de Santa Cecilia. En 1924 fue director de esta institución y renunció dos años después para dedicarse por completo a la composición. Durante la última década de su vida continuó enseñando y dirigiendo sus obras a ambos lados del Atlántico. También acompañaba en piano a su esposa Elsa Olivieri-Sangiacomo, quien además de cantante era compositora y fue más tarde la autora de la biografía de Respighi.

Si bien no fue el principal compositor italiano de su generación, Respighi fue lejos el más exitoso internacionalmente. Las innegables limitaciones de su arte se asocian a su personalidad. Él era un hombre de considerable cultura pero de un corazón simple y casi infantil. Siempre fue muy receptivo a las impresiones visuales y por ello su obra tiende a ser más sensorial en carácter. La mayoría de sus obras tempranas demostraron pocos signos de su real naturaleza.

Antes de 1910 estaba absorbiendo las influencias de varios compositores, desde Martucci y Sgambati a Strauss. Pero solamente unas canciones de aquellos años, como Nebbie, Nevicata y Stornellatrice, ya tienen la frescura e inevitables elementos personales. Su madurez aparece en una canción más extensa, Aretusa, mientras que en el terreno orquestal recién lo hace con la gran Sinfonía Dramática que aparece como un tributo a Strauss. En 1916 completó su primer y mayor hito, Fuentes de Roma, en donde las influencias de Strauss y Ravel aparecen completamente asimiladas. Aquí Respighi revela un total manejo de su talento y el perfecto conocimiento de sus limitaciones.

Las posteriores obras siguieron un esquema parecido, aunque hay aspectos notables en Pinos de Roma, Tríptico Botticelliano Impresiones Brasileñas y Fiestas Romanas. En esas y otras partituras Respighi buscó siempre nuevas posibilidades pero dentro de la misma estética. En los años venideros surgió un creciente interés por elementos arcaicos, lo que se aprecia en el empleo de motivos gregorianos en Vitrales de Iglesia o en los arreglos de música antigua en las suites Antiguas Arias y Danzas.

Tampoco deben olvidarse aquellas obras más sobrias y abstractas de esos años, que también revelan tales tendencias arcaicas, como el Concierto Gregoriano o el Concierto en Modo Misolidio. Quizás el mejor ejemplo del empleo de material antiguo sea el oratorio Lauda per la Nativitá del Signore. Al final de su carrera Respighi se fue interesando en la ópera y produjo obras mejor estructuradas en los planos pictórico o idílico que en lo dramático o apasionado. Notable es, sin embargo, la obra infantil La Bella Dormente nel Bosco, concebida originalmente para marionetas y más tarde adaptada para mimos infantiles acompañados por cantantes fuera del escenario.