Nasce a Sassari il 2 febbraio 1891, da una nobile famiglia di proprietari terrieri di origine genovese. Nel 1921 sposa Laura Carta Caprino con la quale ha quattro figli: Celestino, Giuseppe, Paolo e Mario. Si laurea in Giurisprudenza nel 1913. Partecipa alla prima guerra mondiale come ufficiale di artiglieria. Iscritto al Partito popolare italiano sin dalla sua fondazione nel 1919, con l’avvento del fascismo abbandona completamente l’attività politica dedicandosi esclusivamente agli studi giuridici. Chiamato a ricoprire la cattedra di Diritto civile all’Università di Perugia nel 1920, insegna poi nelle Università di Cagliari, Pavia, Sassari (della quale è Rettore dal 1946 al 1951) e Roma. Nel 1942 è tra i fondatori della Democrazia Cristiana. La sua attività di governo inizia nel dicembre del 1944 con la nomina a sottosegretario all’Agricoltura e Foreste nel secondo Governo Bonomi, incarico mantenuto nei successivi Governi Parri e De Gasperi. È eletto deputato all’Assemblea Costituente nel 1946 nelle liste della Democrazia Cristiana. È nominato ministro dell’Agricoltura e Foreste dal 1946 al 1951 nei Governi De Gasperi (dal II al VI), proprio nel periodo in cui è elaborata e votata la riforma agraria, nel cui progetto Segni ha gran parte. Dal luglio del 1951 al gennaio del 1954 – eccettuato un breve intervallo – è ministro della Pubblica Istruzione nel settimo Governo De Gasperi e nel Governo Pella. È Presidente del Consiglio dei Ministri dal 6 luglio 1955 al 15 maggio 1957 (I Governo Segni). Tra gli atti di questo Governo va, tra l’altro, ricordato la firma dei Trattati della Comunità Economica Europea e dell’Euratom (25 marzo 1957), che danno l’avvio al processo di integrazione europea. È nominato Vice Presidente del Consiglio e ministro della Difesa nel 1958 nel secondo Governo Fanfani e nuovamente Presidente del Consiglio dei Ministri e ministro dell’Interno dal 15 febbraio 1959 al 23 marzo 1960 (II Governo Segni). Passa a dirigere il Ministero degli Affari Esteri nel marzo del 1960 nel Governo Tambroni, incarico che mantiene anche nei successivi Governi Fanfani. È eletto Presidente della Repubblica il 6 maggio 1962: presta giuramento il giorno 11 maggio. È colpito da malattia il 7 agosto 1964 e dal 10 dello stesso mese è istituita la supplenza del Presidente del Senato Cesare Merzagora, che dura fino al 28 dicembre, giorno precedente l’insediamento del nuovo Presidente della Repubblica Giuseppe Saragat. Diviene Senatore a vita quale ex Presidente della Repubblica (ai sensi dell’art. 59 della Costituzione). Muore a Roma il 1° dicembre 1972.