托裏拆利的父親是一位紡織業主，後來由於經營情況不佳，日益衰落。父親為了擺脫窘境，被迫把托裏拆利送給伯父雅可布撫養。他在十七八歲時，卓越的數學才能已初露鋒芒。1627年，伯父在朋友們的勸說下，把托裏拆利送到羅馬，拜伽利略的得意門生、數學家和水力學工程師卡斯特裏為師，繼續深造。卡斯德利是當時遠近聞名的數學家和水利工程師，他在數學領域內很多方麵都有卓著的成就，還為水力學創立了科學的基礎。
根據托裏拆利原理製成的氣壓計
當時學術界對空氣是否有重量和真空是否可能存在的問題還認識不清，主要是受亞裏士多德思想的遺留影響，認為"世間萬物之中除了火和空氣以外均有各自的重量。"並堅持自然界"害怕真空"的說法。伽利略對此說法表示懷疑，他說:"我們不能相信亞裏士多德所說的那樣，僅僅認為某物是輕的，某物是重的，而應當認識到所有的物體都有其各自的重量，隻不過各有重量大小不同和質地疏密之分而已。""如果人們憑感覺和理解都還不能認識到真空的存在，那麼憑感覺和理解又如何能否認真空的存在呢?"伽利略曾發現，抽水機在工作時，不能把水抽到10米以上的高度，他把這一現象歸結為水柱
托裏拆利
受不了它本身重量之故，再找不到合理滿意的解釋。
托裏拆利堅決讚同伽利略的關於空氣有重量和真空存在的說法。在總結前人理論和實驗的基礎上，托裏拆利進行了大量的實驗，實現了真空，驗證了空氣有重量的事實，否定了伽利略的關於真空力的說法。
大約在1641年，一位著名的數學家、天文學家貝爾提曾用一根10米多長的鉛管做成了一個真空實驗。托裏拆利受到了這個實驗的啟發，想到用較大密度的海水、蜂蜜、水銀等做實驗。他選用的水銀實驗，取得了最成功的結果。他將一根長度為1米的玻璃管灌滿水銀，然後用手指頂住管口，將其倒插進裝有水銀的水銀槽裏，放開手指後，可見管內部頂上的水銀已下落，留出空間來了，而下麵的部分則仍充滿水銀。為了進一步證明管中水銀麵上部確實是真空，托裏拆利又改進了實驗。他在水銀槽中將其水銀麵以上直到缸口注滿清水，然後把玻璃管緩緩地向上提起，當玻璃管管口提高到水銀和水的界麵以上時，管中的水銀便很快地瀉出來了，同時水猛然向上竄管中，直至管頂。由此可見，原先管內水銀柱以上部分確實是空無所有的空間。原先的水銀柱和現在的水柱都不是被什麼真空力所吸引住的，而是被管外水銀麵上的空氣重量所產生的壓力托住的。托裏拆利的實驗是對亞裏士多德的力學的最後致命打擊，於是有些人便妄圖否定托裏拆利的研究成果，提出玻璃管上端內充有"純淨的空氣"，並非真空。大家各抒已見，眾說紛壇，引起了一場激烈的爭論。爭論一直持續到帕斯卡的實驗成功證實托裏拆利的理論後才逐漸統一起來。
托裏拆利在實驗中還發現不管玻璃管長度如何，也不管玻璃管傾斜程度如何，管內水銀柱的垂直高度總是76厘米，於是他提出了可以利用水銀柱高度來測量大氣壓，並於1644年同維維安尼合作，製成了世界上第一具水銀氣壓計。
折疊數學上的貢獻
托裏拆利也具有很高的數學造詣。他在數學方麵最大的貢獻是進一步發展了卡瓦列裏的"不可分原理"，幫它走向後來牛頓和萊布尼茲所創立的微積分學。他在《幾何學文集》中提出了許多新定理，如:由直角坐標轉換為圓柱坐標的方法，計算有規則幾何圖形板狀物體重心的定理。還成功地結合力學問題來研究幾何學。例如，他研究了在水平內的一定速度拋出物體所描繪的拋物線上作切線的問題，還研究了物體所描繪的拋物線的包絡線。他曾測定過拋物線弓形內的麵積，拋物麵內的體積以及解決了其他十分複雜的幾何難題。