Estudió en la Universidad de Roma, donde se graduó en 1965 su doctorado con una tesis dedicada a las arañas mirmecomorfas.

Al año siguiente, en la misma universidad, obtuvo un puesto como profesor asistente y luego, en 1974 , una cátedra.

Brignoli se dedica al estudio de los arácnidos y, más concretamente las arañas.

En 1983 se publicó un suplemento al Katalog der Araneae de Carl Friedrich Roewer (1881-1963), donde enumera 7.000 especies de arañas descubiertas desde 1940 .

La abreviatura Brignoli se emplea para indicar a Paolo Marcello Brignoli como autoridad en la descripción y taxonomía en zoología.