Fabiola Gianotti a obtenu un doctorat en physique des particules expérimentale en 1989 à l'Université de Milan et a rejoint le CERN en tant que physicienne de recherche en 1994. De 2009 à 2013, elle a été à la tête de l’expérience ATLAS auprès du Grand collisionneur de hadrons (LHC), en tant que porte-parole. C'est au cours de cette période que les expériences ATLAS et CMS ont annoncé la découverte du boson de Higgs.

Elle a été nommée directrice générale du CERN pour un premier mandat à compter de 2016, puis pour un second mandat à compter de 2021. Il s’agit de la première femme à avoir occupé cette fonction et de la première personne à avoir été nommée pour un deuxième mandat complet. Elle a reçu 15 doctorats honoris causa de différentes universités à travers le monde et est membre étrangère de huit académies de science dans le monde. En 2012, le Time Magazine l'a classée cinquième personnalité de l'année. En 2013, elle a été co-lauréate du prix spécial de physique fondamentale ainsi que du prix Enrico Fermi de la Société italienne de physique, et a reçu en 2019 la Tate Medal for International Leadership de l’American Institute of Physics.