Obre el seu primer restaurant, la Trattoria dell Campazzo, l'any 1986 als afores de Mòdena. Per millorar la seva tècnica, l'any 1992 se'n va a treballar amb el xef Alain Ducasse al restaurant Louis XV de Montecarlo. Després de passar per elBulli de Ferran Adrià i Nova York, torna a la seva ciutat natal l'any 1995 i hi obre l'Osteria Francescana.[4] La cuina que ofereix en el seu restaurant sorgeix de la unió de la cuina tradicional italiana i les tècniques de la cuina molecular. Les seves creacions es relacionen amb els paisatges, els records i la veritat i la mentida.[5]L'any 2014 obre el seu primer restaurant fora d'Itàlia, Ristoriante Italia di Massimo Bottura, a Istanbul.
El cuiner ha escrit cinc llibres: Aceto Balsamico (2005), Parmigiano Reggiano (2006), PRO. Attraverso tradizione e innovazione (2006), Never Trust a Skinny Italian Chef (2014) i Bread is Gold (2017).
Un dels episodis de la primera temporada de la sèrie de documentals Chef's Table de Netflix és sobre el seu restaurant.
