Gino Levi-Montalcini si laurea in architettura a Torino nel 1925; dal 1927 al 1931 collabora con Giuseppe Pagano Pogatschnig, con cui realizza, tra l’altro, alcuni padiglioni per l’Esposizione del Decennale della Vittoria a Torino (1928), il Palazzo per uffici del Gruppo Gualino (1928-29), il padiglione italiano all’Esposizione internazionale di Liegi (1930), il progetto per la Nuova via Roma (1930-31, con O. Aloisio, U. Cuzzi, E. Sott-Sass sr). Negli stessi anni frequenta Casorati, Persico, Gualino, Chessa, Paulucci, Cuzzi, Morelli, Passanti, Dezzutti e, in seguito, Carlo Mollino. Partecipa ai concorsi per il Palazzo del Littorio e la Mostra della rivoluzione fascista a Roma (1934, con U. Cuzzi, E. Pifferi), oltre ad essere impegnato in progetti di edilizia residenziale e per  il commercio, allestimento di interni e di padiglioni espositivi. Dal 1939 a tutti gli anni ’50 collabora con Paolo Ceresa. Durante la guerra, a causa delle persecuzioni razziali, è rifugiato a Firenze. Dopo la guerra, partecipa a Torino alle attività del Gruppo Pagano e dell’Apao (Associazione per l'Architettura Organica) e inizia un’intensa attività nel campo della ricostruzione, della pianificazione urbanistica e dell’edilizia economica e popolare. Realizza impianti industriali (Chivasso, 1950-52, con M. Passanti), edifici di edilizia signorile, cinematografi; a Torino coordina il piano urbanistico delle Vallette e realizza il nuovo Palazzo delle Facoltà umanistiche dell’Università (1958-68, con D. Morelli, F. Bardelli, S. Hutter). Partecipa a importanti concorsi tra cui, a Torino, quelli per  il Palazzo del Lavoro per Italia ’61 (1959), il Centro direzionale (1962) e la sede della Camera di Commercio (1964); inoltre per il Palazzo di Giustizia di Brescia (1964), gli ospedali psichiatrici di Cosenza (1964-70) e di Nuoro (1968). All’attività di progettista affianca sempre quella saggistica, scrivendo per importanti riviste italiane e straniere, e quella in campo universitario, a Torino (1948-56, 1970-74), Palermo (1956-64), Padova (1964-70).