Già il 5 aprile 1866 è a Siena come aiuto alla cattedra di zoologia e anatomia comparata tenuta dall'anatomico Atto Tigri. Nel novembre dello stesso anno inizia la sua carriera quale professore straordinario di Fisiologia nell'Università degli Studi di Siena, considerata "“università minore”" dopo la Legge Matteucci del 1862 e perciò costretta a sopravvivere nonostante i pochissimi fondi destinatigli dal governo. Gli insufficienti contributi ministeriali provocano un forte calo del numero di iscritti all'università toscana e rendono impossibile il confronto con i più moderni e attrezzati laboratori d'Europa, costringendo il Giannuzzi a fare ricerca in condizioni estreme.