Marchigiano nascido em Recanati a 19 de julho de 1920, depois de ter concluído o ensino médio em Bolonha em 1939, no ano seguinte, com a eclosão da Segunda Guerra Mundial, foi convocado e participou como oficial da reserva nas campanhas da Albânia e Grécia.
Repatriado, foi enviado para a Sardenha, onde permaneceu até 8 de setembro de 1943. A sua formação política decorreu na ilha, que o viu junte-se às fileiras do Partido da Ação (1946) no impulso das amizades do círculo de militantes antifascistas, em primeiro lugar o de Emilio e Joyce Lussu.
Em junho de 1946 formou-se em literatura em Bolonha. Militante do Partido da Ação, após a sua dissolução ingressou no PSI, onde ocupou o cargo de secretário da Federação de Ancona e foi eleito para o Comitê Central. No final de 1950 mudou para o trabalho sindical e foi eleito secretário nacional da Federação dos Trabalhadores da Construção (FILLEA) da CGIL onde permaneceu até 1955, quando foi nomeado secretário adjunto da CGIL (com Giuseppe Di Vittorio secretário geral e Fernando Santi secretário adjunto), permanecendo no topo da confederação até 1960.
Depois Brodolini decidiu mudar para a atividade partidária, foi então eleito secretário adjunto do PSI em 1963, cargo que ocupou até 1966 (entretanto, em 1953 havia sido eleito pela primeira vez para a Câmara dos Deputados no distrito de Ancona-Pesaro-Macerata-Ascoli Piceno , então confirmado por três legislaturas, até 1968, quando foi eleito para o Senado).
Em dezembro de 1968, foi nomeado Ministro do Trabalho e Previdência Social no segundo governo de Mariano Rumor (1968-1969). Nesta qualidade promoveu uma vasta actividade legislativa em matéria de segurança social e sindical: a superação das gaiolas salariais, a reestruturação do sistema de segurança social (Lei n.º 153/1969). A intervenção mais relevante de Brodolini foi a apresentação, em 24 de junho de 1969, de um projeto de lei, cuja redação havia trabalhado, em colaboração com Gino Giugni, desde o início de seu mandato ministerial, intitulado "Regras para a proteção da liberdade e dignidade dos trabalhadores, liberdade sindical e atividade sindical no local de trabalho”, projeto de lei conhecido como Estatuto dos direitos dos trabalhadores. Com este desígnio Brodolini pretendia, como afirma o texto: «contribuir em primeiro lugar para a criação de um clima de respeito pela liberdade e dignidade humana no local de trabalho, recolocando o exercício dos poderes de gestão e disciplinar do empresário no seu devido lugar e que está em estrita finalização à realização das atividades produtivas».
Também em termos de estilo pessoal Brodolini deu uma imagem completamente nova para o seu ministério passando a véspera de Ano Novo 1968-1969 na tenda montada na via Veneto em Roma pelos trabalhadores da fábrica Roman Apollon, lutando pela defesa de seus empregos e levando a solidariedade do ministério aos trabalhadores de Avola após a morte de dois trabalhadores mortos pela polícia durante uma manifestação.
Ele morreu de câncer em 11 de julho de 1969 em uma clínica em Zurique. Brodolini era considerado um preguiçoso (amigos o rebatizaram de James Brod na época dos primeiros filmes sobre o agente 007). A consciência do fim iminente transformou-o noutra pessoa, empenhado em deixar para trás algo importante e, por isso, levou-o a acelerar ao máximo a concretização do seu programa político e a aprovação do Estatuto dos direitos dos trabalhadores. Por esta altura participou no fim das suas forças (morreu poucos dias depois) no Congresso da CGIL em Livorno onde proferiu um discurso que pareceu a todos um testamento. Uma frase sua entrou para a memória coletiva do país: ''Quem escolhe seus amigos na vida também escolhe seus inimigos – disse – e escolhi vocês como meus amigos mais queridos''.
Em reconhecimento aos esforços de Brodolini na última fase de sua vida, o Presidente da República Giuseppe Saragat concedeu-lhe a Medalha de Ouro por Valor Civil, com a seguinte motivação:
«Altíssimo exemplo de tenaz empenho político, dedicou, com trabalho incansável e apaixonado, todas as suas energias à concretização de uma justiça social superior, dando-se primeiro como sindicalista, depois como parlamentar e, por fim, como ministro do Trabalho e previdenciária, notável contribuição para a solução de graves e complexos problemas relativos ao mundo do trabalho. Atingido por um mal inexorável e consciente da iminência do seu fim, deu provas de suprema virtude cívica, continuando a desempenhar, até ao fim, com firme determinação e inalterado fervor, as funções do seu ofício ministerial, em suprema reafirmação dos ideais que sempre inspiraram a sua ação»
Em memória de Giacomo Brodolini foi criada uma Fundação, da qual seu braço direito Enzo Bartocci foi o animador por muito tempo e Piero Boni foi presidente, após sua saída da CGIL.
