美籍義大利物理學傢，對統計物理、原子物理、原子核子物理、粒子物理、中子物理都有重要貢獻。在他領導下建成瞭世界上第一座可控原子核裂變鏈式反應堆，為原子能的利用做出瞭開創性的工作。
費密1901年年 9月29日出生於羅馬。1918年進入比薩大學，1922年得博士學位。繼而去德國格丁根大學隨M.玻恩工作，後又去荷蘭萊頓大學隨P.厄任費斯脫工作。1924年回到意大利，在羅馬大學任教，1925年到佛羅倫薩大學任講師。1927年回羅馬在帕尼斯佩納大道的物理研究所工作，並在羅馬大學擔任第一任理論物理講座。
1926年初，費密根據泡利不相容原理，提出電子應服從的統計規律。這個統計規律也適用於服從不相容原理的其他粒子，如質子、中子，這對於理解物質的結構及其性質有很大的重要性。幾個月以後，P.A.M.狄喇克獨立地提出瞭相同的理論。因此後來稱由費密和狄喇克所提出的處理服從不相容原理的全同粒子的統計方法為“費密-狄喇克統計”（見量子統計法）。
1927年冬，費密根據費密－狄喇克統計原理建立瞭一個原子結構的模型理論。在這以前不到一年，英國的L.H.托馬斯曾提出過相同的理論。但當時費密並不知道托馬斯的工作，他們都是各自獨立進行的；因此後來這一原子結構的模型理論被稱為“托馬斯-費密模型”。
為瞭解釋β衰變過程中電子能量連續分佈的現象，W.泡利於1930年提出中微子假說(1933年正式發表)。當時泡利以為這一假說不會被人認真對待，一直沒有公開發表。但費密卻認真接受瞭中微子假說，結合W.K.海森伯1932年提出的β衰變就是原子核內一個中子放出一個電子變為一個質子的過程這個設想，於1933年提出瞭β衰變理論，成功地解釋瞭β衰變現象的許多特點。50年來，費密的β衰變理論有瞭不少發展，特別是在60年代末、70年代初，它已和電磁相互作用理論相結合，演化成為電弱統一理論。這一統計理論在低能弱相互作用現象中的等效形式仍與早年費密的β衰變理論的形式相同。因此一般都認為費密是弱相互作用理論的開創人。
在實驗物理方面費密同樣作出瞭重要的貢獻。1934年初，約裡奧－居裡夫婦用 α粒子轟擊原子核產生人工放射性元素之後，費密就想到可以用中子轟擊原子核產生人工放射性元素。他和他的助手用中子照射瞭幾乎所有的化學元素，在短短幾個月中就發現瞭60多種新的人工放射性核素。1934年秋，費密和他的合作者們還發現，就產生放射性的效率而言，對許多元素用慢中子照射比用快中子照射更為有效。這對以後發展原子能的研究有重要意義。
由於中子核反應的發現，費密獲得1938年諾貝爾物理學獎。
1938年意大利頒佈瞭法西斯的種族歧視法，由於費密的妻子是猶太血統，他於1938年11月利用去瑞典接受諾貝爾獎的機會，攜帶傢眷離開意大利去美國，先在紐約哥倫比亞大學後在芝加哥大學任教。
1939年N.玻爾去美國時告訴他鈾裂變的消息後，費密就著手探索核裂變鏈式反應的可能性。在他的領導下，他和助手們在1942年 12月2日在芝加哥大學建成世界上第一座可控原子核裂變鏈式反應堆，使它達到臨界狀態，產生可控的核裂變鏈式反應。這一成就是原子能時代的一個重要裡程碑。隨後費密參加瞭原子彈的研制工作，到美國新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯實驗室任理事會委員。
為瞭反對把原子能用於戰爭目的，費密於1946年初離職回到芝加哥大學任教，轉入粒子物理這個新領域的研究。一批有為的青年慕名來到芝加哥大學，聚集在他的左右，其中如楊振寧、李政道、M.蓋耳－曼和O.張伯倫等人，後來成為有重要貢獻的物理學傢。芝加哥大學的同步回旋加速器建成以後，費密和他的小組於1951年發現瞭第一個核子共振態。1954年11月29日費密病逝於芝加哥。
費密於1929年被選為意大利皇傢學會會員，1950年被選為英國皇傢學會國外會員。為瞭紀念他所作出的貢獻，原子序數為100的元素以他的姓氏命名為鐨(ferium)。美國原子能委員會設立瞭費密獎金，1954年首次獎金授予他本人。
20世紀以來，物理學研究領域的廣度和深度都發展得很快；很少有人能在幾個領域都作出重要的貢獻。可是費密對理論物理和實驗物理都作出瞭重要的貢獻，有些還是開創性的成就，這在20世紀是少見的。