Massimo Natili commence sa progression dans le sport automobile à la fin des années 1950, au sein des formules de promotion italiennes. Ses performances en Formule Junior attirent l'attention de la Scuderia Centro Sud qui lui offre l'opportunité d'accéder à la catégorie reine.

En 1961, il fait ses débuts en championnat du monde de Formule 1. Il participe au Grand Prix de Grande-Bretagne sur le circuit d'Aintree. Au volant d'une Cooper T51 motorisée par un bloc Maserati, il se qualifie en 28e position sur la grille de départ. En course, il ne parvient même pas à boucler un tour, sa boîte de vitesses ayant lâché. Plus tard dans la saison, il tente de participer au Grand Prix d'Italie à Monza, mais sa voiture est utilisée par Renato Pirocchi.

L'année 1962 marque un coup d'arrêt brutal dans son ascension. Engagé dans le championnat de Formule Junior, il commence la saison par une deuxième place, puis remporte la victoire sur le circuit de Vallelunga. Lors de la manche disputée à Monza, il est victime d'un grave accident. Sa monoplace s'embrase après une sortie de piste et il doit sa survie à l'intervention d'un spectateur qui l'extrait des flammes. Ce traumatisme l'éloigne temporairement des circuits de haut niveau pour une période de convalescence.

Il oriente ensuite sa carrière vers les épreuves de voitures de sport et d'endurance, puis poursuit ses engagements dans le championnat italien de Grand Tourisme, tout en participant à diverses courses de côte. Il délaisse progressivement la compétition internationale pour se consacrer au développement d'une concession automobile.