Улиссе Альдрованди происходил из дворянской семьи. Родители предполагали для сына коммерческую карьеру. Готовясь стать нотариусом, как и его отец, он начал изучать гуманитарные науки, логику, философию, юриспруденцию, математику и медицину в университете Болоньи, затем продолжил образование в Падуе.
В июне 1549 Улиссе Альдрованди был обвинён в ереси.
С целью избежать наказания, в сентябре того же года учёный публично покаялся, но его всё же арестовали и вызвали в папский суд в Рим.
До апреля 1550 года он находился под домашним арестом.Альдрованди использовал время своего пребывания в Риме для знакомства с местными учёными. Позже он продолжил общение с ними и начал заниматься ботаникой, зоологией и геологией.
С 1551 года организовал и возглавил несколько экспедиций в итальянские провинции для сбора гербариев и зарисовки растений.
В 1553 году получил учёную степень в области медицины и философии и с 1554 года начал преподавать логику и философию в университете Болоньи.
В 1559 году Альдрованди стал профессором философии, а ещё через два года — первым профессором естественных наук в Болонье (lectura philosophiae naturalis ordinaria de fossilibus, plantis et animalibus).При активном участии учёного было сделано 17 томов зарисовок растений, животных, минералов, а также металлические заготовки для печатания гравюр в научных книгах.
В 1568 году благодаря усилиям Альдрованди в Болонье был основан ботанический сад, сохранившийся до наших дней (Orto Botanico dell"Universita), который находился тогда в ведении университета.
В коллекции сада сейчас насчитывается около пяти тысяч видов древесных, кустарниковых и травянистых растений.Альдрованди занимался созданием коллекции гербариев, препарированных в согласии с определёнными правилами, и зарисовками растений. Для создания таких рисунков он привлёк художников, среди которых были Джакопо Лигоцци, Джованни Нери, Корнелио Швинд.
В 1575 году Альдрованди из-за спора, возникшего с другими профессорами по вопросам лечения пациентов методами народной медицины, был отстранён от должности. Благодаря ходатайству родных, обратившихся непосредственно к папе римскому Григорию XIII, только через пять лет Альдрованди был восстановлен в прежней должности.Свою обширную коллекцию по ботанике и зоологии учёный завещал Сенату Болоньи.
В 1657 году она была объединена с собранием Марчезе Фердинандо Коспи; общий каталог был опубликован в 1677 году.
До 1742 года собранное Альдрованди сохранялось в Palazzo Pubblico , затем в Palazzo Poggi, но со временем в XIX веке коллекция была разделена и передана в различные библиотеки и учреждения. Только в 1907 году значительная часть коллекции была вновь объединена и отдана на хранение в Palazzo Poggi в Болонье, где в честь 400-летия со дня смерти Альдрованди была представлена на выставке в 2005 году.Альдрованди является автором нескольких сотен книг и статей, при этом лишь немногие из них были опубликованы при жизни учёного.