Prin controlul Fiat, a ajuns la un moment dat să deţină 4,4% din PIB-ul Italiei şi 3,1% din forţa de muncă a ţării. Agnelli s-a născut în oraşul Torino, aflat în nordul Italiei şi considerat un important centru cultural şi de afaceri. Tatăl său, Edoardo Agnelli, a fost un puternic industriaş, iar mama sa, Virginia Bourbon del Monte, descendenta unei familii nobiliare.
Agnelli i-a călcat pe urme bunicului său, Giovanni Agnelli (după al cărui nume a fost şi botezat), cel care a fondat compania producătoare de maşini Fiat în 1899. Agnelli a studiat mai întâi la Pinerolo Calvary Academy, iar apoi şi-a luat licenţa în Drept la Universitatea din Torino. Nu a practicat niciodată meseria de avocat, iar în 1940, când Italia a intrat în Al Doilea Război Mondial, s-a alăturat armatei. A luptat pe frontul rusesc şi a fost rănit de două ori. După predarea Italiei, a devenit ofiţer de legătură cu trupele americane de ocupaţie, datorită fluenţei sale în limba engleză.
Gianni Agnelli a devenit preşedintele Fiat în 1966, după moartea bunicului său. De-a lungul anilor, s-a remarcat prin numeroasele achiziţii făcute prin companie: a cumpărat Lancia, în 1968; a devenit acţionar al Ferrari un an mai târziu, a preluat controlul Alfa Romeo de la guvernul italian în 1986 şi a cumpărat Maserati în 1993. A deschis numeroase fabrici, inclusiv în Rusia (Uniunea Sovietică în perioada respectivă) şi în America de Sud. În 1970, în perioada crizei mondiale de petrol, a vândut o parte din companie către Lafico, o companie libaneză deţinută de colonelul Kaddhafi, acţiuni pe care le-a răscumpărat ulterior.
Agnelli s-a făcut remarcat şi prin faptul că, în conflictele sociale ale companiei, deţinea mereu controlul. În 1980, într-o perioadă când sindicatele au organizat o grevă ce bloca toată producţia, a reuşit să oprească marşul celor 40.000 de muncitori şi să îi convingă să intre din nou în fabrici. Acest eveniment a marcat scăderea puterii uniunilor sindicale, care până în ziua de azi nu şi-au recuperat influenţa asupra mediilor politic şi economic italiene. În 1991, Agnelli s-a înscris într-un grup parlamentar independent, a fost numit senator, iar apoi membru al comisiei de apărare a Senatului.
În 1996, Agnelli a părăsit conducerea companiei, dar a rămas preşedintele onorific al acesteia până la moartea sa. În 2009, după moartea lui Agnelli, Fiat a făcut o alianţă globală cu grupul Chrysler, prin care, în schimbul tehnologiei şi platformelor pentru realizarea autovehiculelor mici, eficiente din punctul de vedere al consumului, a primit 20% din companie. La începutul anului, Fiat S.p.A. şi Chrysler Group au fuzionat într-o nouă întreprindere, Fiat Chrysler Automobiles.