Formatosi a Pisa con Raffaele Piria, fuggì a Parigi dopo aver partecipato ai moti siciliani del 1848. Nel 1851 il governo piemontese gli affidò l'insegnamento della chimica al Collegio Nazionale di Alessandria. Qui portò a termine la celebre ricerca sulla dismutazione della aldeide benzoica detta reazione di Cannizzaro. Nel 1855 ottenne la cattedra di chimica presso l'Università di Genova. In questo periodo realizzò il fondamentale Sunto di un corso di filosofia chimica (1858), in cui sviluppò le sue idee sulla teoria atomica e sulla costituzione dei corpi, che in seguito espose al Congresso internazionale di Karlsruhe (1860), dove era presente anche Mendeleev. Passò poi alle Università di Palermo e di Roma. Nel 1870 contribuì a fondare la "Gazzetta Chimica Italiana". Egli fu il grande organizzatore della chimica italiana dopo l'Unità e della sua scuola uscirono chimici di assoluto valore. Fu senatore del Regno (dal 1871) e svolse un'intensa attività politica e parlamentare.