Edoardo Gemelli urodził się w zamożnej rodzinie mediolańskiej. W roku 1902 ukończył studia medyczne, następnie pracował w szpitalu Sant'Ambrogio w Mediolanie. Z początku daleki od wiary, przeżył swoje nawrócenie podczas pełnienia służby wojskowej w tym szpitalu. W 1903 wstąpił do zakonu franciszkańskiego w Rezzato koło Brescii, gdzie zmienił imię na Augustyn (wł. Agostino). Po odbyciu formacji początkowej i złożeniu ślubów wieczystych, został wyświęcony na kapłana 14 marca 1908.
W latach 1909-1912 publikował teksty naukowe. Badał możliwości pogodzenia zasad wiary chrześcijańskiej z nowoczesną kulturą. Zajmował się fenomenem cudownego uleczenia w Lourdes. W 1914 założył pismo "Vita e Pensiero" (Życie i myśl),które skupiało środowisko katolickich intelektualistów. Przed I wojną światową prowadził badania w dziedzinie histologii i psychologii w Bonn i Monachium. W czasie pierwszej wojny światowej odbył służbę wojskową jako lekarz i kapłan.
W 1919 rozpoczął starania w celu założenia katolickiego uniwersytetu. W 1921 rozpoczął działalność Katolicki Uniwersytet Najświętszego Serca w Mediolanie. Gemelli, jako jego rektor, doprowadził do założenia ośmiu nowych wydziałów. Nigdy nie zaprzestał prac badawczych, stale publikując.
Jego największe marzenie o poliklinice spełniło się w roku 1961, kiedy to w Rzymie, w dwa lata po jego śmierci, został położony kamień węgielny pod budowę polikliniki. Otwarcia dokonano w 1964. Nadano jej imię Gemelliego. W niej papież Jan Paweł II wielokrotnie był hospitalizowany i operowany (m.in. 13 maja 1981, po zamachu na Placu św. Piotra w Rzymie).