A matematikai történetének kiemelkedő jelentőségű alakja Milánóban született, gazdag kereskedőcsaládba. Széleskörű nevelést kapott, hétéves korában három, tizenegy évesen már hét nyelven írt, olvasott és beszélt. Húsz évesen Propositiones Philosophicae címen kiadott könyve matematikai és filozófiai esszék gyűjteménye, komoly elismerést kapott tudományos körökben. 1748-ban jelent meg legfontosabbnak tartott munkája Instituzioni analitiche ad uso della gioventù italiana címmel. 1750-ben XVI. Benedek pápától megkapta tanári kinevezését a bolognai egyetem matematika és filozófia tanszékére. Két évvel később, apja halála után otthagyta az egyetemet, további életét a vallástudománynak és a jótékonykodásnak szentelte. 1783-ban megalapította az Opera Pia Trivulzio öregotthont, melyet egészen haláláig vezetett. Nevét viseli az Agnesi-féle görbe, az 16765 Agnesi aszteroida és a Vénusz egyik krátere.