È il maggiore dei moderni storici dell'arte italiana. Autodidatta, iniziò giovanissimo le sue ricerche negli archivi e nella Galleria Estense di Modena, della quale, appena ventiduenne, fu nominato ispettore. Acquistata molto presto meritata autorità nel campo degli studi storico-artistici, nel 1880 veniva chiamato a Roma presso il Ministero della pubblica istruzione con funzioni ispettive e con l'incarico di riordinare alcune Gallerie nazionali nonché di impiantare il lavoro di catalogazione delle opere d'arte sparsa nelle varie regioni d'Italia. Conseguita nel 1890 la libera docenza in Storia dell'arte, dava inizio presso l'Università di Roma, ove dal 1896 creava una Scuola per il perfezionamento dei suoi studi prediletti, ad una attività di insegnante che, svoltasi con crescente successo per ben 35 anni, agli occhi di molti assunse il valore ed il significato di un vero apostolato per una migliore conoscenza e cosciente difesa del patrimonio artistico italiano.
Viaggiatore e lavoratore instancabile; autore di innumerevoli scritti editi nelle principali riviste specializzate d'Europa e di America e particolarmente nelle Gallerie nazionali italiane e nell'Arte da lui fondata e diretta per una lunga serie di anni, l'opera sua principale è costituita dalla monumentale Storia dell'arte italiana, che in 22 grandi voll. (Milano 1901-36) ricostituisce, con linee architettoniche non prive di solennità, le vicende dell'arte italiana dai primordi del Medioevo alla fine del '500. Dotato di una memoria visiva meravigliosa e di sorprendente facoltà di sintesi, di esse si avvaleva nelle sue ricerche pur senza trascurare alcun elemento di carattere storico o documentaristico che potesse comunque illuminare l'opera d'arte da lui sempre indagata in ogni suo elemento formale onde definire lo stile. Con ciò egli trasferiva il metodo di indagare, per primo in Italia compiutamente attuato da Francesco De Santis nel campo degli studi letterari, in quello delle arti figurative. Maestro ed animatore instancabile, dotato di un profondo senso di umanità, formò nella sua scuola la maggior parte degli studiosi italiani che nell'ultimo cinquantennio hanno dato la loro attività all'amministrazione italiana delle Belle Arti e all'insegnamento. Fu senatore del Regno.