Le père de Respighi, qui était professeur de piano, lui enseigna le violon et le piano. Ottorino poursuivit ses études de violon avec Federico Sarti au Lycée de Musique de Bologne, et de composition avec Giuseppe Martucci et Luigi Torchi.
Ensuite, Respighi a brièvement étudié la composition avec Rimski-Korsakov en Russie, ce qui a largement influencé son ?uvre. Il a aussi pris quelques leçons de composition avec Max Bruch. On peut aussi noter dans les Fontaines de Rome par exemple une double influence de Richard Strauss et Claude Debussy.
