Piranóban született, 1692-ben. Szülei papi pályára szánták, de a fiatal Giuseppe inkább jogi tanulmányokat folytatott a Padovai Egyetemen. Léha életet élt, több botrány főhőse volt. Kedvelt időtöltése volt a vívás, eredetileg vívóiskolát akart alapítani. Titokban eljegyzett egy zenetanárnőt, akit később szülei tiltakozása ellenére feleségül is vett. Ténykedéseit nagybátyja, Padova püspöke nem nézte jó szemmel. A püspöknek végül sikerült elérnie, hogy Tartini bevonuljon az assisi kolostorba, ott tanult meg hegedülni az egyik paptól.

Hegedűjátékával 24 éves korában lépett a nyilvánosság elé első ízben. Velencében a Mocenigo-palotában. Játékával nagy sikert aratott. A közönség tagjai között volt Francesco Maria Veracini is, aki felismerte benne az ígéretes tehetséget, és tanítványául fogadta. Néhány évi szorgalmas és elmélyült tanulás meghozta a gyümölcsét: 1721-ben kinevezték a padovai Szent Antal-bazilika első hegedűsévé. Ekkor már egész Európában elismert hegedűművész volt.

Zeneelmélettel is foglalkozott: 1714-ben felfedezte a kombinációs hangokat, amelyeket Tartini-féle hangoknak is nevez az utókor. Ezek olyan hangok, melyek két hang együtthangzásából erednek és amelyek rezgésszáma vagy a két hang rezgésszámának (frekvenciájának) összege, vagy azok különbsége.

1723-ban Kinsky grófnő Prágába hívta, hogy vegyen részt II. Károly cseh király (VI. Károly német-római császár) koronázási ünnepségein. Két évig működött a cseh fővárosban mint Kinsky grófnő zenekarának karnagya. 1726-ban visszatért és megalapította világhírű hegedűiskoláját. Hegedűpedagógiájának legfőbb titka a vonóvezetés új módszerében rejlett. Pedagógiai tapasztalatait elméleti munkáiban tette közzé. Különös figyelmet szentelt a hangszeres ékesítések kivitelének.

Egymást érték a külföldi meghívások, de Tartini 1726 után többé nem hagyta el Itáliát. Padovában halt meg 78 éves korában, 1770. február 26-án. Műveinek túlnyomó többsége (versenyművek, szonáták, triószonáták, néhány vokális darab) kéziratban maradt az utókorra.

A hagyomány szerint több mint 200 hegedűversenyt írt, de csak 135 maradt az utókorra és csak 18 jelent meg nyomtatásban szerzőjük életében. Albinoni és Torelli versenyműtípusait fejlesztette tovább. Korai műveire jellemző a nagy fokú virtuozitás, a technikai nehézségek halmozása, a gazdag díszítettség (trillák, kettős trillák, kettős fogások halmozása). A zárótételek kadenciáit önálló részekké fejlesztette. Kései versenyműveinek kompozíciója már közelebb áll a klasszicista stílushoz, mint a barokkhoz.

Hegedűszonátáinak száma eléri a 135-öt. További 40 mű szerzősége a mai napig vita tárgya. Szonátainak is csak kis része jelent meg nyomtatásban Tartini életében. Általában két- és háromtételes művek, de akadnak közöttük négytételesek is. A leghíresebb az Ördögtrilla-szonáta. Ehhez az a legenda fűződik, miszerint a zeneszerző álmában megjelent a Sátán és eljátszott neki egy hegedűdarabot. Amikor Tartini felébredt, leírta, amit álmában hallott. Így született meg ez a szonáta. Tartini hegedűművészetét is az ördöggel hozták kapcsolatba, akárcsak később Paganini játékát. A művek gyorsabb tételei virtuózabbak, a lassú tételekben cantabilis stílust alkalmazott.

Elméleti munkásságából jelentős összhangzattan kísérlete, amely elsősorban nem fizikai törvényeken alapul, hanem főként aritmetikai és geometriai számításokon. Foglalkozik a dúr-moll tonalitással, a konszonancia és a disszonancia fogalmával, tárgyalja a dallamképzést, a kadenciákat, a metrumot, a régi görög hangnemeket is. De művének (Tratto di musica secondo la vera scienza dell’armonia) mesterkélt stílusa és szokatlan ábrázolásmódja nagy port kavart a saját korában. Nézeteit közérthetőbb formában, művének átdolgozott kiadásával sem tudta érvényesíteni.