Torelli studerte musikk i Bologna, sannsynligvis i miljøet rundt San Petronio-katedralens orkester, og han studerte komposisjon hos Giacomo Antonio Perti. 26 år gammel ble han etter en grundig opptaksprøve medlem av det vel ansette Fra 1686 var han bratsjist i San Petronios orkester, og i 1698 ble han kapellmester ved hoffet til markgreven av Ansbach, George Frederick II. I 1699 og 1700 virket Torelli i Wien, og fra 1701 og fram til sin død bodde han igjen i Bologna, nå som fiolinist i det gjenoppståtte ved San Petronio som ble ledet av Torellis tidligere lærer, Perti.