Representant del futurisme, a partir del 1898 entrà en contacte amb el cubisme i el divisionisme. El 1910 signà el manifest futurista, i el 1912 el Manifest tècnic de l’escultura futurista, del qual fou redactor. Amb el llibre Pitture e sculture futuriste (1914) esdevingué el teòric del grup. La pintura Elasticitat (1912) és una síntesi de les recerques introduïdes per les noves invencions plàstiques, les quals l’influïren, especialment l’obra de Medardo Rosso. Amb un lirisme barroc, introduí en les seves recerques el temps i el moviment. Les primeres escultures daten del 1911. Obres principals: Retrat de la meva mare (1912, Galleria Nazionale d’Arte Moderna, Roma), Desenvolupament d’una ampolla en l’espai (1912, The Museum of Modern Art, Nova York), Formes úniques de la continuïtat en l’espai (1913), etc. És considerat un dels principals innovadors de l’escultura contemporània.