Il entre chez les Carmes déchaux en 1850 et prend le nom de Girolamo Maria dell'Immacolata (Jérôme-Marie de l'Immaculée-Conception). Il se spécialise en théologie et représente son ordre en tant que théologien au Concile Vatican I. Il devient maître général des Carmes déchaux.
Girolamo Maria Gotti exerce diverses fonctions au sein de la Curie romaine, notamment auprès de la Congrégation des évêques. Il est nommé archevêque titulaire de Petra(de) en 1892 et est nommé internonce apostolique au Brésil jusqu'en 1896.
Le pape Léon XIII le crée cardinal au consistoire du . Le cardinal Gotti est préfet de la Congrégation des indulgences et des reliques et camerlingue du Sacré Collège en 1896-1897. Le cardinal Gotti est encore préfet de la Congrégation des évêques et préfet de la Congrégation pour la Propaganda Fide. Il participe au conclave de 1903, à l'issue duquel Pie X est élu pape. Il est considéré alors comme un élément de conjonction entre le pontificat de Léon XIII et celui de saint Pie X, dont il approuve la ligne avec zèle. Il participe au conclave de 1914 (élection de Benoît XV). Il donne son nihil obstat pour la fondation de la société de Maryknoll en 1911.