1921 übernahm er nach seinem Vater das Amt des Direktors von Arcetri, das er bis 1953 ausübte. Zwischen 1921 und 1957 war er Professor an der Universität Florenz. Er leitete zwei Expeditionen zur Beobachtung der Sonnenfinsternisse von 1936 in Sibirien und 1952 im Sudan. In den Jahren 1948 und 1949 war er Gastprofessor in Kairo (Ägypten) und 1950 in den USA.
Giorgio Abetti erforschte insbesondere die Physik der Sonne und veröffentlichte bedeutende Arbeiten zur Struktur der Chromosphäre und der Strömung von Gasmassen im Innern von Sonnenflecken.
