פצ'יני נולד בפיסטויה שבאיטליה לפרנצ'סקו, סנדלר, ולאומילטה דולפי. הוא קיבל חינוך דתי בתקווה שיהיה להגמון, אולם ב-1830 הוענקה לו מלגה לבית הספר לרפואה המכובד בפיסטויה. במהלך לימודי הרפואה למד לנתח גופות ולבחון אותן תחת המיקרוסקופ.
ב-1831, במהלך שיעור נתיחת גופות, גילה פצ'יני איברי חישה זעירים במערכת העצבים המגיבים ללחץ ולרטט. הוא למד אותם מקרוב בשנים שלאחר מכן, ודן בהם במסגרת אגודת Società medico-fisica בפירנצה, אולם הוא פרסם את מחקרו, "Nuovi organi scoperti nel corpo umano", רק בשנת 1840. עד מהרה עבודתו נודעה באירופה, והגופיפים שגילה נקראו על שמו – גופיפי פצ'יני.
הוא שימש עוזר מחקר לפאולו סאבי בפיזה בין 1840 ל-1843, ולאחר מכן החל לעבוד במכון לאנטומיה אנושית. הוא היה פרופסור לאנטומיה באוניברסיטת פיזה בין השנים 1844–1846. ב-1847 החל ללמד בליצ'אום בפירנצה, וב-1849 מונה לעמוד בראש המחלקה לאנטומיה כללית וטופוגרפית במכון ללימודים גבוהים באוניברסיטת פירנצה, שם נשאר עד פרישתו לגמלאות.
בזמן מגפת הכולרה השלישית, שהתרחשה בין השנים 1852–1860, גילה פצ'יני את מתג הכולרה. המחלה פקדה את פירנצה בשנת 1854, ופצ'יני התעניין מאוד במחלה. הוא ניתח את גופותיהם של אנשים אשר נפטרו לא מכבר מהמחלה וערך בדיקות היסטולוגיות לרירית המעי שלהם. במהלך בדיקות אלה גילה פצ'יני חיידק מתג בעל צורת פסיק אשר תיארו כ-"Vibrio" (רוטט). באותה שנה הוא פרסם מאמר בשם "תצפיות מיקרוסקופיות והסקות פתולוגיות על אודות כולרה", שם תיאר את האורגניזם ואת הקשר שלו למחלה. התכשירים המיקרוסקופיים תויגו בבירור, עם תאריך ואופי הממצאים. אולם, מאחר שהאמונה הרווחת בקרב המדענים האיטלקים הייתה תאוריית המיאזמה, עבודה זו לא זכתה להתייחסות עד לאחר שנים רבות לאחר מותו, למרות פרסומים נוספים בעניין ב-25 השנים שלאחר פרסום עבודתו. עבודתו של פצ'יני נודעה לקהילה המדעית הבינלאומית באמצעות תרגומה לאנגלית, שפורסם בכתב העת The British and Foreign Medico-chirurgical Review ביולי 1866. בשנת 1965 אימצה הוועדה הבינלאומית לנומנקלטורה של אורגניזמים את השם הרשמי Vibrio cholera pacini לכבוד עבודתו של פצ'יני.
במהלך הקריירה שלו פרסם פצ'יני גם מספר מחקרים על הרשתית, על איברי החשמל בדג חשמל, על מבנה העצם ועל מכניקת הנשימה.
הוא מת כמעט מחוסר כול בפירנצה, ונקבר בבית הקברות במיזריקורדיה. בשנת 1935 הועברו עצמותיו לכנסיית סנטה מריה דלה גרציה, יחד עם עצמותיהם של אטו טיגרי ופיליפו צ'יוויניני, שני אנטומיסטים ידועים נוספים
חיים אישיים
פצ'יני מעולם לא נישא, והשתמש ברוב כספו לצורך טיפול בשתי אחיותיו החולות.
