Collodi urodził się we Florencji 24 listopada 1826 roku. Jego matka Angiolina Orzali Lorenzini była krawcową z Collodi, miasta, od którego później przyjął pseudonim, a jego ojciec Domenico Lorenzini był kucharzem. Oboje rodzice pracowali dla marchese Ginori Lisci. Carlo był najstarszym dzieckiem w rodzinie i miał dziesięcioro rodzeństwa; siedmioro zmarło w młodym wieku. Większość dzieciństwa spędził w mieście Collodi, gdzie urodziła się jego matka. Mieszkał tam z babcią ze strony matki. Po ukończeniu szkoły podstawowej został wysłany na studia do seminarium teologicznego w Colle Val d'Elsa. Konto w seminarium pokazuje, że marchese zaoferował pomoc finansową, ale chłopiec stwierdził, że nie chce być księdzem, więc kontynuował naukę w Kolegium Ojców Scolopi we Florencji. W 1844 roku rozpoczął pracę we florenckiej księgarni Libreria Piatti, gdzie asystował Giuseppe Aiazzi, wybitnemu włoskiemu specjaliście od manuskryptów.
Podczas włoskich wojen o niepodległość w 1848 i 1860 roku Collodi służył jako ochotnik w armii toskańskiej. Jego aktywne zainteresowanie sprawami politycznymi można dostrzec w jego najwcześniejszych dziełach literackich, a także w założeniu satyrycznej gazety Il Lampione w 1853 roku. Gazeta ta została ocenzurowana na rozkaz Wielkiego Księcia Toskanii.[8][9] W 1854 r. opublikował swoją drugą gazetę, Lo scaramuccia ("Kontrowersja"). Pierwsze publikacje Lorenziniego ukazały się w jego czasopismach. Zadebiutował w 1856 roku sztuką Gli amici di casa i parodystycznym przewodnikiem Un romanzo in vapore, oba w 1856 roku. W 1860 roku opublikował swoje pierwsze znaczące dzieło zatytułowane Il signor Alberi ha ragione! (Pan Alberi ma rację!), w którym nakreślił swoją polityczną i kulturową wizję Włoch. Jest to tekst, w którym Lorenzini zaczął używać pseudonimu Collodi, który został zaczerpnięty z rodzinnego miasta jego matki.
Collodi rozpoczął również intensywną działalność w innych gazetach politycznych, takich jak Il Fanfulla; w tym samym czasie został zatrudniony przez Komisję Cenzury Teatru. W tym okresie skomponował różne satyryczne skecze i historie (czasami po prostu zestawiając wcześniejsze artykuły), w tym Macchiette (1880), Occhi e nasi (1881) i Storie allegre (1887).
Collodi rozczarował się włoską polityką, więc zwrócił się ku literaturze dziecięcej, a jego pierwsze prace obejmowały tłumaczenie francuskich bajek na język włoski. Na przykład w 1875 roku ukończył Racconti delle fate, tłumaczenie francuskich bajek Charlesa Perraulta. W 1876 roku Collodi napisał Giannettino (zainspirowany Giannetto Alessandro Luigiego Parraviciniego), Minuzzolo i Il viaggio per l'Italia di Giannettino, serię pedagogiczną, która badała zjednoczenie Włoch poprzez ironiczne myśli i działania postaci Giannettino
Lorenzini zafascynował się pomysłem wykorzystania sympatycznej, łobuzerskiej postaci jako środka do wyrażenia własnych przekonań za pomocą alegorii. W 1880 roku zaczął pisać Storia di un burattino (Historia marionetki), zwaną również Le avventure di Pinocchio, która była publikowana co tydzień w Giornale per i bambini. Pinokio został zaadaptowany na film Disneya z 1940 r., który jest uważany za jeden z najlepszych filmów Disneya.
Collodi zmarł nagle we Florencji 26 października 1890 r. w wieku 63 lat i został pochowany w Cimitero Monumentale Delle Porte Sante we Florencji. W 1962 r. założono Narodową Fundację Carlo Collodiego w celu promowania edukacji i dzieł Collodiego oraz Park Pinokia, który został otwarty w 1956 r. w mieście Collodi i pozostaje popularną atrakcją do dziś.
