Giubellino studierte Physik an der Universität Turin mit dem Laurea-Abschluss 1983. 1984/85 war er Fulbright Fellow an der University of California, Santa Cruz. 1985 wurde er am italienischen nationalen Kernphysikinstitut (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, INFN) tätig und war zuletzt Forschungsdirektor. Ab 2011 war er Professor für Schwerionenexperimente am CERN. Er war am NA 34 Experiment am SPS und am NA 50 beteiligt und ist seit dessen Start Anfang der 1990er Jahre bei ALICE beteiligt. Ab 2010 war er Sprecher der ALICE-Kollaboration.
Forschungsschwerpunkte sind die Physik hochenergetischer Schwerionenstöße und die dabei erzeugte Materie.[4] Giubellino hat über 300 wissenschaftliche Publikationen veröffentlicht.
Er war bei vielen bilateralen Vereinbarungen und Forschungsprogrammen, etwa der Europäischen Union, in führenden Position im Einsatz.[4]