Dopo un iniziale periodo di incertezze, decise di dedicarsi alla matematica e alla medicina, diventando membro dell'Accademia della Traccia o dei Filosofi, fondata secondo un'impostazione filosofico-sperimentale. Laureatosi nel 1678 in medicina con Marcello Malpighi all'Università di Bologna, studiò contemporaneamente anche matematica con Geminiano Montanari. I suoi primi scritti matematici riguardarono l'astronomia, ma successivamente si orientò verso lo studio dell'idraulica, dove ottenne importanti riconoscimenti. Nel 1686 fu nominato "intendente generale delle acque" nel Bolognese, un incarico importante a causa del gran numero di corsi d'acqua esistenti nella zona e per le frequenti inondazioni che ne rendevano necessaria la sorveglianza. L'esperienza fu utile per la sua opera di idraulica fluviale "Della natura dei fiumi" (1697), considerato il fondamento dell'idraulica fluviale moderna e comprendente i frutti dei lavori e delle riflessioni di un decennio di applicazioni idrauliche. Sposò la bolognese "Costanza Gioannetti" e dal matrimonio nacquero tre figlie e un unico maschio, Giuseppe Ferdinando, che divenne biografo del padre. Nel 1690 fu nominato professore di matematica all'Università di Bologna e nel 1694 anche di Idrometria nella stessa Università, cattedra creata appositamente "ex novo" per lui.