1976 hatte er die damals kühne Idee, den Protonenbeschleuniger SPS am CERN in einen Proton-Antiproton-Collider umzubauen, was die nötigen Schwerpunktsenergien für den direkten Nachweis schwerer Vektorbosonen (W-, Z-Boson) liefern sollte. Unter seiner Leitung wurde dafür der UA1-Detektor am CERN errichtet mit dem 1983 der Nachweis des W-Bosons gelang. Dabei schuf er sich den Ruf eines vorausblickenden Physikers und erfolgreichen Wissenschaftsorganisators von großer Durchsetzungskraft. Von 1989 bis 1993 war er Generaldirektor des CERN.
Rubbia studierte Physik an der Universität Pisa und der Scuola Normale Superiore in Pisa mit dem Abschluss 1957 bei Marcello Conversi mit einer Arbeit über experimentelle Forschung an kosmischer Strahlung und dem Laurea-Abschluss an der Universität Pisa 1958. Als Post-Doktorand war er an der Columbia University, wo er über Zerfall und Einfang von Myonen in Kernen forschte. Ab 1960 war er am CERN, wo er sich ebenfalls mit Experimenten zur schwachen Wechselwirkung befasste am ISR. Darunter waren in den frühen 1970er Jahren frühe Experimente zur Entdeckung von Baryonen mit Charm. Andererseits war er 1972/73 am Fermilab am EA1 Experiment beteiligt, dass in scharfer Konkurrenz zu CERNs Gargamelle war und etwa gleichzeitig mit diesem schwache neutrale Ströme entdeckte (aber etwas später veröffentlichte).
Während seiner Zeit als Präsident der „Italian National Agency for New Technologies, Energy and the Environment“, ENEA, von 1999 bis 2005 arbeitete Rubbia am Archimedes-Projekt zur Verbesserung solarthermischer Kraftwerke[1]. Von ihm stammt auch das Konzept des Rubbiatron für einen beschleunigergetriebenen Kernreaktor, den er als inhärent sicheren Reaktortyp sieht.
Von 2006 bis 2009 war Rubbia wissenschaftlicher Chefberater[2] am spanischen Forschungszentrum für Energie, Umwelt und Technologie, CIEMAT[3]. 2009 wurde er zum Spezialberater für Energie des Generalsekretärs der UN-Wirtschaftskommission für Lateinamerika und die Karibik, ECLAC[4].
