Rođena u Torinu 1909. godine, sa 20 godina je krenula da studira medicinu koju završava 1936. godine.
Zbog tadašnjih represivnih zakona u Italiji, mlada ljekarka jevrejskog porijekla nije mogla da specijalizira neurologiju i psihijatriju.
Tokom Drugog svjetskog rata napravila je laboratoriju u svojoj kuhinji u letnjikovcu i tamo je vršila eksperimente na embrionima kokošaka.
Zbog tih otkrića, 1947. godine pozvana je na univerzitet u Sent Luisu, u američkoj državi Misuri.
Tamo će provesti 30 godina, kao naučnik i predavač, a vodila je i Institut za biologiju ćelija Nacionalnog centra za istraživanje u Rimu.
Rita Levi-Montalsini dobila je 1986. godine Nobelovu nagradu za medicinu zajedno sa Stenlijem Koenom za "revolucionarno otkriće faktora rasta nervnih ćelija".
To otkriće je omogućilo bolje razumijevanje nervnog sistema i cerebralnih bolesti kao što su Alchajmerova bolest i neurološke komplikacije nastale usljed dijabetesa.
Bivši italijanski predsjednik Karlo Azeljo Ćampi imenovao je 2001. godine za doživotnog senatora zbog njenih naučnih zasluga.
