Aldrovandi nació en Bolonia en 1522, donde comenzó sus estudios de derecho al cumplir los diecisiete años, ejerciendo de notario hasta marchar en 1548 a la Universidad de Padua para estudiar filosofía y matemáticas. En 1553 obtuvo el graduado en medicina en la Universidad de Bolonia, desde donde pone de manifiesto, a través de varios trabajos sobre farmacología, la importancia del estudio empírico del mundo natural y de la observación directa.

Viajó por Europa, conoció a Guillaume Rondelet en Roma y comenzó también a coleccionar peces y plantas para la creación de un museo. A su vuelta Aldrovandi se convirtió en el primer profesor de ciencias naturales de la Universidad de Bolonia, con una cátedra de filosofía natural que obtuvo en 1561. En 1568 es nombrado director del recién creado Jardín Botánico de Bolonia, un proyecto promovido por él mismo desde su origen.

Aldrovandi reunió a lo largo de toda su vida una enorme colección de especímenes traídos de todos los rincones del mundo. Gracias a su amplio círculo de amigos y a sus corresponsales en el extranjero consiguió poner en marcha el Museo de Aldrovandi, que albergaba estas colecciones y un jardín botánico en su exterior, el cual se convirtió en uno de los más famosos de Europa con 18.000 objetos naturales y unas 7.000 plantas secas. A diferencia de los gabinetes de curiosidades, este museo era un centro de investigación donde se continuaban describiendo especies, sirviendo además como centro didáctico y aula de prácticas para los estudiantes.

Además, consideró que las ilustraciones eran fundamentales en cualquier tratado de historia natural, reuniendo cerca de 8.000 dibujos que sirvieron de modelo para grabar las planchas de madera que se estamparían en sus libros. La fidelidad de los dibujos era una condición indispensable para Aldrovandi, quien supervisaba la elaboración de los mismos. Su ambicioso proyecto editorial, Historia Naturalis, consistió en la elaboración de un tratado enciclopédico que agrupara todos los conocimientos de los antiguos autores clásicos junto a las nuevas y exhaustivas descripciones llevadas a cabo por él mismo. Esto le haría ser conocido como el "Aristóteles boloñés", queriendo emular el monumental trabajo publicado entre 1551 y 1587 por Conrad Gesner, Historia animalium, de donde se copiaron numerosas ilustraciones (también se pueden encontrar en la obra de Aldrovandi copias de grabados procedentes de los trabajos de Pierre Belon). Aldrovandi criticó duramente la organización alfabética de Gesner, siendo más partidario de una clasificación basada en caracteres morfológicos.

Únicamente fueron publicados en vida de Aldrovandi los tres primeros volúmenes de su Historia Naturalis que tratan sobre las aves (1599-1601), y uno sobre insectos (1602). Los nueve volúmenes restantes fueron publicados póstumamente entre 1605 y 1667 por el Senado de Bolonia, con diferentes añadidos y modificaciones de los textos de Aldrovandi, quien había legado antes de morir, en 1605, toda su colección de especímenes, dibujos, manuscritos, y una biblioteca con más de 3.000 títulos a la ciudad de Bolonia, origen del Museo Aldrovandi, primer museo público de esta ciudad.

En 1642 vio la luz Monstrorum historia, un compendio sobre deformaciones anatómicas, monstruos, criaturas mitológicas, plantas aberrantes o cuerpos celestes. Está provisto de multitud de xilografías de gran interés simbólico, algunas ya observadas en el trabajo de Lycosthenes (1557) o de  Ambroise Paré (1573).