Sartori fikk sin utdannelse ved Universitetet i Firenze der han tok laurea-eksamen i 1946. Fra 1950 av arbeidet han i ulike stillinger i fagene filosofi, statsvitenskap og sosiologi ved sitt alma mater. Han ble i 1966 full professor i statsvitenskap samme sted. Fra 1969 til 1972 var Sartori leder for det nyopprettede instituttet for statsvitenskap ved Universitetet i Firenze. I årene 1974–1976 var han også tilknyttet Det europeiske universitetsinstituttet i Firenze. Sartori forlot Italia i 1976 og var deretter aktiv i USA, først ved Stanford University fra 1976 til 1979, deretter var han i årene 1979 til 1994 professor ved Columbia University. Sartori vendte i årene 1992–1994 tilbake som professor ved Universitetet i Firenze. Sartori arbeidet særlig innen fagfeltet sammenlignende politikk og er kjent for sine studier av partisystemer og for sin klassifisering av ulike typer partisystemer basert på antallet relevante partier i et politisk system og på graden av fragmentering. Han gav bidrag til demokratiteori og til institusjonsanalyser, og gav viktige metodiske bidrag til fagfeltet sammenlignende politikk.