Giovanni Segantini (eigentlich: Giovanni Battista Segatini; das N im Familiennamen fügte er später hinzu) wurde am 15. Januar 1858 in Arco di Trento nördlich des Gardasees geboren. Sein aus einer Seidenweber-Familie stammender Vater Agostino Segatini (1802 – 1866) arbeitete dort als Schreiner. Giovannis Mutter Margherita (1828 – 1865), eine geborene de Girardi aus Castel di Fiemme südlich von Bozen, war seit 1851 dessen dritte Ehefrau.

Als Giovanni ein halbes Jahr alt war, kam sein sechs Jahre älterer Bruder bei einem Brand ums Leben (20. Juli 1858). Die Mutter starb am 3. März 1865. Daraufhin brachte Agostino Segatini seinen siebenjährigen Sohn Giovanni zur Tochter aus seiner ersten Ehe nach Mailand. Irene, die in armseligen Verhältnissen lebte, ließ ihren Halbbruder spüren, dass er eine Belastung für sie darstellte. Aus irgendwelchen Gründen gab sie seine österreichischen Ausweispapiere ab – Südtirol gehörte bis 1919 zu Österreich – ohne italienische zu beantragen. Giovanni blieb von da an staatenlos.

Agostino Segatini starb am 20. Februar 1866 in Rovereto. Im Alter von zwölf Jahren wurde der Vollwaise Giovanni am 15. August 1870 ins Riformatorio Marchiond gebracht, eine Erziehungsanstalt in Mailand. Dort sollte er das Schuster-Handwerk erlernen, aber das lag ihm nicht.

Am 30. Januar 1873 holte ihn sein Halbbruder Napoleone ab und nahm ihn mit nach Borgo di Val Sugano östlich von Trient. Bald darauf wurde Giovanni von dem Komödianten und Schildermaler Luigi Tettamanzi in Mailand als Maler-Gehilfe angestellt, und zwei Jahre später begann er an der Kunstakademie Brera zu studieren. Bei einer nationalen Ausstellung der Brera im Jahr 1879 sorgte Giovanni Segantini mit dem Ölgemälde „Il coro di Sant‘ Antonio“ für Aufsehen. Neider verhinderten durch Intrigen, dass er dafür einen Preis bekam.

Nachdem Giovanni Segantini die Brera verlassen hatte, fiel er dem Kunsthändler und -kritiker und Vittore Grubicy de Dragon (1851 – 1920) als Besucher einer Ausstellung in der Galleria Vittore ed Alberto Grubicy in Mailand auf. Grubicy, der Sohn eines in die Lombardei ausgewanderten ungarischen Juden, vermittelte ihm nicht nur Aufträge, sondern wurde darüber hinaus ein Freund fürs Leben.

1879 verliebte sich Giovanni Segantini in die fünf Jahre jüngere Luigia Pierina Bugatti (1863 – 1938), die Schwester des mit ihm befreundeten früheren Kommilitonen Carlo Bugatti, der sich später als Möbeltischler einen Namen machte. Giovanni nannte sie Bice. Sie stand ihm Modell für das Ölgemälde „La Falconiera“. Obwohl eine Eheschließung wegen der Staatenlosigkeit des Künstlers unmöglich war, wurde Bice mit Einverständnis ihrer Eltern Giovanni Luigi und Amalia Bugatti seine Lebensgefährtin.

1881 mietete das Paar ein Haus des Bankiers Tomaso Gianoberto Rosa in Pusiano südlich von Lecco. Dort wurde ihr erstes Kind geboren: Gottardo Guido. Im Jahr darauf richteten sich Giovanni Segantini und Luigia Bugatti in einer Wohn- bzw. Arbeitsgemeinschaft mit dem Maler Emilio Longoni (1859 – 1932) in Carella ein. Immer wieder wechselte Giovanni Segantini mit seiner Familie den Wohnort: Corneno, Caglio, Mailand lauteten die nächsten Stationen. Nach zwei weiteren Söhnen (Mario, Alberto) gebar Luigia Bugatti im Mai 1886 als letztes ihrer Kinder eine Tochter (Bianca).

Als Giovanni Segantini und Luigia Bugatti 1886 mit ihren Kindern ein Haus in Savognin im Kanton Graubünden bezogen, stellten sie Barbara („Baba“) Uffer, die dreizehnjährige Tochter eines Schreinermeisters, als Dienst- und Kindermädchen ein. Sie stand dem Künstler auch Modell. Und als die Familie im August 1894 nach Maloja im Engadin zog, um sich dort im Chalet Kuoni einzurichten, kam Barbara Uffer mit.

Bei der Weltausstellung 1889 in Paris erhielt Giovanni Segantini eine Goldmedaille für sein Ölgemälde „Vacche aggiogate“ (Kühe an der Tränke). Zuvor hatte er bereits drei Goldmedaillen auf den Weltausstellungen 1882 und 1886 in Amsterdam bekommen, und zwar für „Ave Maria a trasbordo“ (Ave Maria bei der Überfahrt, 1882 / 1886) und „Alla stanga“ (An der Stange, 1886).

Im Sommer 1896 lernte Giovanni Segantini in Stampa die Schweizer Künstler Giovanni Giacometti (1868 – 1933) und Cuno Amiet (1868 – 1961) kennen und freundete sich mit ihnen an.

Giovanni Segantini verstand sich zwar als Christ, aber der Kirche stand er ebenso skeptisch gegenüber wie dem technischen Fortschritt und dem Vordringen materialistischer Auffassungen, die seiner Meinung nach die Seele gefährdeten. Die unberührte Natur vor allem in den Bergen hielt er in seinen Pleinair-Gemälden fest. Dabei entwickelte er eine pointillistische Maltechnik. Kunsthistorisch wird Giovanni Segantini dem realistischen Symbolismus zugeordnet. Die Wiener Secessionisten erkannten ihn als Wegbereiter an.

Am 14. Oktober 1897 stellte Giovanni Segantini in Samedan bei St. Moritz potenziellen Mäzenen ein ehrgeiziges Projekt vor: Er wollte für die geplante Weltausstellung zur Jahrhundertwende in Paris im Inneren eines kreisrunden Pavillons ein 75 Meter breites und 16 Meter hohes 360-Grad-Panorama einer Engadiner Berglandschaft malen. Das Vorhaben scheiterte jedoch an der Finanzierung. Giovanni Segantini nahm sich daraufhin vor, wenigstens ein Triptychon für die Weltausstellung zu malen.

Während Bice mit Gottardo und Bianca nach Mailand fuhr, weil ihre Mutter im Sterben lag, stieg Giovanni Segantini im September 1899 mit Barbara Uffer

sowie seinen Söhnen Alberto und Mario auf den 2731 Meter hohen Schafberg oberhalb von Pontresina, um an seinem mehr als zehn Meter breiten Alpentriptychon („Il trittico della natura“: „La vita – Werden“, „La natura – Sein“, „La morte – Vergehen“) zu arbeiten, das er nach der Weltausstellung um weitere vier Teile erweitern wollte. (Der erste Teil war auf dem Hochplateau Plan Luder bei Soglio im Bergell entstanden.) Die Gruppe übernachtete in der später nach dem Künstler benannten Berghütte (Rifugio Giovanni Segantini).

Obwohl er von heftigen Schmerzen gequält wurde, malte er weiter, bis es nicht mehr ging. Barbara Uffer schickte die beiden Jungen ins Tal, damit sie Bice in Mailand benachrichtigten und den mit Giovanni Segantini befreundeten Arzt Dr. Oskar Bernhard aus St. Moritz holten. Beide eilten sofort herbei, aber der Doktor konnte nichts mehr für den Künstler tun: Giovanni Segantini starb am 28. September 1899 im Alter von einundvierzig Jahren nach einem Blinddarmdurchbruch an einer Bauchfellentzündung auf dem Schafberg. Giovanni Giacometti malte den in der Chiesa Bianca aufgebahrten Toten.

Am 26. November 1899 wurde in Mailand die erste Gedenkausstellung für Giovanni Segantini eröffnet.

Bice überlebte ihren Lebensgefährten um neununddreißig Jahre: Sie starb am 13. September 1938 in St. Moritz. Barbara Uffer war bis 1905 bei ihr geblieben, hatte dann geheiratet und mit ihrem Ehemann in St. Gallen gewohnt. Sie war 1935 gestorben.

1994 entstand auf Initiative der Basler Fotografen Dominik Labhard und Hans Galli der „Sentiero Segantini“, ein Spazierweg mit Schautafeln, die über Giovanni Segantinis Schaffen in Maloja informieren.

Asta Scheib schrieb über Giovanni Segantini den Roman „Das Schönste, was ich sah“.