Nativo di Como, proveniva da una famiglia dell'aristocrazia lombarda. Gli interessi scientifici si manifestarono sin da giovane attraverso lo studio delle opere di Petrus van Musschenbroek (1692-1761), di Jean-Antoine Nollet (1700-1770) e Giambattista Beccaria (1716-1781). Con Beccaria e Nollet intrattenne un lungo carteggio epistolare. Nel 1774 venne nominato direttore delle Scuole Pubbliche di Como e, l'anno seguente, professore di Fisica Sperimentale nel Ginnasio di Como. Nel 1778 ottenne la cattedra di Fisica sperimentale presso l'Università di Pavia. Nel 1780 visitò il Museo di Fisica e Storia Naturale di Firenze e, dal 1781 al 1783, partì per un grand tour (Svizzera, Alsazia, Germania, Olanda, Belgio, Francia), grazie al quale ebbe la possibilità di incontrare le maggiori personalità scientifiche europee. A Parigi, infatti, lavorò per alcuni mesi con Pierre-Simon Laplace (1749-1827) e con Antoine-Laurent Lavoisier (1743-1794). Dopo Parigi, si recò a Londra, a Vienna e a Berlino. Nel 1785 fu nominato Rettore dell'Università di Pavia. Per i suoi contribuiti scientifici, che avevano ormai raggiunto risonanza internazionale e che lo qualificavano come la figura più importante della fisica italiana, ottenne nel 1794 la prestigiosa Medaglia d'Oro di Copley dalla Royal Society di Londra. Ricoprì inoltre numerosi e autorevoli incarichi pubblici e fu membro delle principali istituzioni e accademie italiane ed europee. Compì numerosissime osservazioni relative all'elettricità e alla natura dei gas. Ideò l'elettroforo e l'eudiometro elettrico, migliorò l'elettroscopio e l'elettroscopio condensatore. Le sue ricerche relative ad alcune esperienze fatte da Luigi Galvani (1737-1798) sull'elettricità animale lo portarono all'ideazione della pila (1800), primo generatore di corrente elettrica (non istantanea come quella delle macchine elettrostatiche). Nel 1801 illustrò a Parigi, alla presenza di Napoleone I (1769-1821), che gli conferì una medaglia d'oro, le ricerche che lo avevano condotto all'invenzione della pila. Nel 1805 l'Imperatore francese gli assegnò una pensione annua e lo nominò Cavaliere della Legione d'Onore; nel 1809 lo insignì della carica di Senatore del Regno d'Italia e, l'anno seguente, del titolo di Conte. Dopo la caduta di Napoleone, fu nominato dal restaurato governo austriaco direttore degli studi filosofici dell'Università di Pavia. Nel 1819, infine, si ritirò a vita privata a Como, dove si spense il 5 marzo 1827.