Nacido en Pisa, estudió en la Universidad de Pisa con Mario Salmi y Matteo Marangoni . Su tesis de graduación fue sobre el escultor Tino di Camaino (1285-1337). En 1937 fue nombrado superintendente de Aquila y dos años más tarde se trasladó a Siena, donde enseñó historia del arte en la Universidad de Siena y fue director de la Pinacoteca Nazionale hasta 1952 y del Museo dell'Opera Metropolitana del Duomo hasta 1973.
En 1980 recibió el Premio Presidente de la República como miembro emérito de la Accademia dei Lincei . En 1995 la Accademia le otorgó el Premio Feltrinelli de crítica de arte y poesía. [1] Murió en Siena y está enterrado en el Camposanto monumentale de Pisa . [2] En septiembre de 2000 sus hijos donaron el Fondo Enzo Carli a la Universidad de Siena, depositando alrededor de 5000 piezas de su correspondencia, manuscritos, fotografías, mecanografiados y grabados que datan de 1928 a 1996 en la biblioteca del departamento de literatura de esa universidad.