Giulio Caccini se narodil do relativně skrovných poměrů. V mládí se učil zpěvu v Římě, kde si jeho kvalit povšiml florentský velmož, jehož přičiněním se Caccini dostal do florentského souboru. Ve Florencii se mu také dostalo širšího skladatelského vzdělání. Stal se excelentním tenoristou, hrál přinejmenším na loutnu a harfu. Uchytil se u bohatého Medicejského dvora, kde pak dlouhodobě setrvával. Působil zde zejména jako interpret, ale i jako skladatel, účastnil se mnoha státních oslav a ceremonií, které patřily v té době k nejdražším a nejokázalejším v celé Evropě.
V průběhu sedmdesátých a osmdesátých let se etabloval v kruhu Florentské cameraty, společenství hudebníků, poetů, vědců a dalších významných postav kolem hraběte Bardiho. V hudebním poli toto hnutí usilovalo zejména o větší srozumitelnost melodie a zpěvu a prosazovalo návrat klasické řecké tragédie. V roce 1589 se podílel na grandiózních oslavách sňatku velkovévody Ferdinanda I. Medicejského s Kristinou Lotrinskou. Opulentní oslavy měly význam diplomatický i kulturní. Kromě táhlých hostin, her, nebo simulované námořní bitvy odehrávající se na zatopeném nádvoří, sestávaly i z několikahodinového divadelního představení La Pellegrina (Poutnice). Hra obsahovala hudební vsuvky na antické náměty, takzvaná intermedia, nemající s dějem hry spojitost. Autory těchto intermedií bylo sedm předních italských skladatelů, například Cristofano Malvezzi, Luca Marenzio, či Jacopo Peri, a mezi nimi i Caccini. Zkomponoval (a též sám zazpíval) jeden ze vstupů, doprovázenou monodii Io che dal ciel cader, nádherný příklad jednoduché, ale efektně zdobené melodie.
Kromě performativní a skladatelské dráhy se Caccini věnoval také pedagogice, založil dívčí sbor a jednu z žaček si posléze pravděpodobně i vzal. Po narození první dcery začal pracovat na vytvoření rodinné umělecké formace. Estetické hudební požadavky, vycházející z idejí Florenské cameraty, Caccini sepsal roku 1602 do předmluvy své sbírky Le nuove musiche, první z jeho dvou sbírek madrigalů a árií pro sólový hlas s doprovodem. Uvádí zde mimo jiné i příklady různých možností ornamentace melodií v závislosti na vyjadřované emoci, také zavádí basso continuo. Kromě řady árií a madrigalů patří mezi jeho nejznámější díla opera Euridice. Vznikla částečně jako rivalská práce ke stejnojmenné opeře Jacopa Periho, na které pracovali původně oba skladatelé dohromady. Kvůli upřednostňování vlastního způsobu recitativů se Caccini rozhodl napsat verzi vlastní. S vydáním dokonce spěchal natolik, že vyšla tiskem ještě před uvedením Periho díla v roce 1600, provedena byla ovšem až v roce 1602. Je tak vlastně první vydanou a dochovanou operou na světě (operní prvenství obecně však třímá Peri s operou Dafne). Euridice stojí na nesmrtelném příběhu Orfea a Eurydiky, který o několik let později použil i Claudio Monteverdi ve svém Orfeovi. Ke konci života pak Caccini působil jako sbormistr v bazilice Nejsvětějšího zvěstování ve Florencii, kde byl také 10. prosince roku 1618 pohřben.
Kromě samotného Cacciniho se velké slávy dočkaly i jeho děti, zejména dvě dcery, Francesca a Settimia. Oběma se dostalo rozsáhlého hudebního vzdělání. Vynikaly ve zpěvu, starší, Francesca Caccini, se navíc stala i uznávanou skladatelkou – prakticky s jistotou první operní skladatelkou na světě.
Ačkoli bývá Giulio Caccini často představován jako jeden z průkopníků operní tvorby, jeho přínos lze spatřovat zejména v rovině interpretační a teoretické. Se svými monodiemi a konkrétně vypsanými ornamenty v podstatě započal nástup stylu Seconda pratica, respektive Stile moderno, jak jej Caccini také sám nazval. Dodnes můžeme jeho cit pro melodii obdivovat například i v madrigalu Amarili mia bella, dnes prakticky nejhranějším kusem z jeho tvorby.
