Sus más famosos libretos de ópera son los de La Bohème, Tosca y Madama Butterfly para Puccini, Andrea Chénier, para Umberto Giordano y La Wally para Alfredo Catalani.
Incapaz de soportar la disciplina familiar, muy joven abandonó los estudios y tuvo una vida muy aventurera.
Vivió primero en Milán y posteriormente en Bolonia, en donde fundó una revista literaria de inspiración republicana.
Cuando trabajaban juntos, Giacosa era quien normalmente se concentraba en la poesía y el texto e Illica se ocupaba más de la estructura dramática, adaptando los textos originales.
Pero a pesar de que trabajaron largo tiempo en el proyecto, Puccini nunca terminó la partitura.