Inicia el 1860 una vocació pictòrica que no abandonarà. El seu pare, metge de capçalera, l'encamina a una professió segura, la de ferroviari, però estudiarà medicina malgrat les dificultats econòmiques de la seva família. El 1873 es llicencia i ingressa al Cos de Sanitat Militar, a Lleida. És destinat a Cuba, on cau malalt de paludisme i disenteria; arrossegarà problemes de salut durant molts anys. S'obre pas en el camp de la recerca mèdica a la universitat espanyola.
La seva segona estada a Catalunya s'inicia el 1887 com a catedràtic d´Histologia Normal i Patològica a la Universitat de Barcelona. El 1888 descobreix la unitat cel·lular del sistema nerviós a partir del mètode de tinció de Golgi. Aquesta línia de recerca li valgué un ampli reconeixement internacional. El 1893 fou investit doctor Honoris Causa a la Universitat de Cambridge i el 1906 obtingué el Premi Nobel de Medicina.