Dzimis Turīnā turīgu ebreju ģimenē. Mācījās ģimnāzijā Turīnā. No 1933. gada, kā vairums tā laika pusaudžu, darbojās fašistuavangardistu (Opera Nazionale Balilla) organizācijā (fašistiskajā Itālijā tolaik ebreju tiesības nebija ierobežotas). 1934. gadā iestājās licejā, kas bija slavens ar savu antifašistisko nostāju (tajā darbojās Norberto Bobio un Čēzare Pavēze). 1937. gadā iestājās Turīnas Universitātē. 1938. gada jūlijā vairāki itāļu zinātnieki un intelektuāļi publicēja t. s. Rases manifestu (Manifesto della razza), kas bija sākums ebreju tiesību ierobežošanai Itālijā. Ebrejiem tika aizliegts iestāties universitātēs, tomēr tiem, kuri jau studēja, tika ļauts mācības turpināt.
1941. gadā pabeidza studijas universitātē un sāka strādāt azbesta raktuvēs Baladžero, Pjemontā, vēlāk strādāja Turīnā. Kad 1943. gadā nodibinājās Itālijas Sociālā republika, Primo Levi iesaistījās partizānu kustībā Giustizia e Libertà. Tomēr visai drīz tika arestēts un ieslodzīts nometnē pie Modēnas, bet 1944. gada 21. februārī transportēts uz Aušvicas koncentrācijas nometni.
No nometnes atbrīvots 1945. gada 27. janvārī, mājās Turīnā atgriezās 1945. gada 19. oktobrī caur Poliju, Baltkrieviju, Ukrainu, Rumāniju, Ungāriju, Austriju un Vāciju. Sāka strādāt ķīmijas uzņēmumā DuPont, paralēli rakstīja atmiņas par dzīvi nometnē. 1947. gada septembrī atmiņas tika publicētas 2000 eksemplāros un netika izpirktas. 1957. gadā atmiņas pārpublicēja izdevniecība Einaudi, un interese par darbu pieauga. Kopš 1963. gada, kad Levi publicēja atmiņu grāmatu La tregua par ceļu uz mājām no nometnes, publicējis romānus, stāstus, esejas un citus darbus. Miris 1987. gadā.
Vikikrātuvē par šo tēmu ir pieejami multivides faili. Skatīt: Primo Levi.
