Fubini freqüentou a escola secundária em Veneza, Itália, onde se mostrou um aluno brilhante de matemática. Mais tarde concluiu seu doutorado em geometria pela Scuola Superiore di Pisa. Em seguida trabalhou nas funções harmônicas em espaços curvos. Ele lecionou na Universidade de Catânia, na Sicília, e mais tarde nas universidades de Gênova e de Turim. Os interesses de Fubini eram amplos, da geometria diferencial à análise e aplicação das equações diferenciais. Durante a Primeira Guerra Mundial utilizou seu trabalho em benefício do exército italiano nas áreas de precisão de artilharia, propagação acústica e circuitos elétricos. Durante a Segunda Guerra, quando o fascismo tomou conta da Itália, ele foi forçado a renunciar a sua posição em Turim e a deixar a Itália. Acabou emigrando para os Estados Unidos com a família, onde lecionou por alguns anos, até sua morte. O trabalho de Fubini em cálculo envolveu a integral de Weierstrass, as integrais de superfície e as séries de Taylor. Diz-se que ele foi uma das mentes mais originais no campo da matemática durante a primeira metade do século vinte.