Tito Gobbi a Veneto régióbeli Bassano del Grappa nevű városban született. Felsőfokú tanulmányait a Padovai Egyetemen végezte, jogot tanult. Ezután Rómában kezdett éneket tanulni, a korábbi híres tenornál, Giulio Criminél. Operaénekesként 1935-ben mutatkozott be Gubbióban, Donizetti Alvajárójában Rodolfo grófot énekelte, majd 1939-ben a római Teatro Adrianóban lépett fel. Közben, 1938-ban Bécsben első díjat nyert egy énekversenyen. 1942-ben debütált a Milánói Scalában, ahol Belcorét alakította Donizetti Szerelmi bájital című operájában. Ezután még sok más fontos operaházban is fellépett.

Nemzetközi karrierje a második világháború után indult el, miután 1948-ban sikerrel mutatkozott be a San Franciscó-i Operaházban. A londoni Covent Garden következett 1950-ben, majd ugyanebben az évben a Salzburgi Ünnepi Játékokon aratott nagy sikert a Mozart Don Giovannija címszerepében. 1954-től 1974-ig a chicagói Lyric Opera tagja volt. 1974-ben újra többször énekelt a Covent Gardenben, ahol már sokszor megcsodálta a közönség és a kritika hangjának érzékenységét, színészi tehetségét és bensőséges szerepértelmezését.

Népszerűségére kedvezően hatottak a filmek is, haláláig 25 opera- és nem zenés filmben szerepelt (például A sevillai borbély, Az üveghegy). Az 1960-as évektől már rendezett is, például az emlékezetes 1965-ös Simon Boccanegra előadást a Covent Gardenben. Hangfelvételeket már az 1940-es évektől jelentetett meg.

Kedves partnere volt Maria Callas, akivel a Covent Garden-beli, Franco Zeffirelli által színpadra állított Tosca produkcióban is fellépett. Itt fordult elő az az eset, hogy egyik jelenetükben Callas parókája tüzet kapott a kezében tartott gyertyától. Gobbi – az eredeti szerepbeállítástól eltérően – hevesen átölelte a meglepett dívát, és a nézők számára észrevétlenül eloltotta a tüzet. Már ezt megelőzően is énekeltek együtt a Toscában, az 1953-as Milánóban készült felvételen, ahol Giuseppe Di Stefano volt Cavaradossi, és Victor de Sabata vezényelt. A hanglemezfelvételt – ami még a sztereó korszak előtt született, és sokan máig az opera legjobb felvételének tartanak – később CD-n is kiadták.

1968-ban részese volt Ausztráliában az első élő televíziós operaközvetítésnek. Itt is a Toscában szerepelt, a címszerepet Marie Collier, Cavaradossit Donald Smith énekelte.

Gobbi 1979-ben vonult vissza az énekléstől, repertoárja több mint száz operaszerepet ölelt fel. Ekkoriban állította össze önéletírását (Tito Gobbi – Életem), ami 1970-ben jelent meg. Második könyvét (Tito Gobbi és élete, az olasz opera) 1984-ben adták ki. Ebben az évben, 70 éves korában hunyt el Rómában. Felesége Tilda, lányuk Cecilia, aki az apja nevét viselő zenei alapítvány (Associazione Musicale Tito Gobbi) ügyeit intézi.