Nasce a Faenza il 4 agosto 1909. Dopo aver frequentato le scuole elementari, inizia a lavorare come apprendista in una bottega di ebanistaintagliatore. Tra il 1921 e il 1925 frequenta i quattro corsi serali della Scuola comunale «Tommaso Minardi» di disegno industriale e plastica. Successivamente incontra il pittore Giovanni Romagnoli, titolare della cattedra di pittura all'Accademia di Belle Arti di Bologna, che gli dà i primi consigli.[1]
Nel 1930 compie il primo viaggio a Parigi, e nello stesso anno la giuria della XVII Biennale di Venezia ammette un suo dipinto nei saloni espositivi.
Nel 1932 si trasferisce definitivamente a Roma. Entra nell'ambiente letterario dello storico Caffè Aragno, dove conosce e frequenta artisti e letterati (Cagli, Mucci, Falqui, Sinisgalli, de Libero), avviando con loro lunghe collaborazioni nell'illustrazione di loro testi e poesie. Di quegli anni è la profonda amicizia che lo lega al pittore ravennate Enrico Galassi. Dal 1934 diviene illustratore di riviste quali L'Italia Letteraria, Quadrivio, Il Selvaggio e dagli anni quaranta Primato, Documento, Domenica.[1]
Gli anni trenta sono anni di partecipazione a numerosi Premi (II posto al Premio Rubicone 1933; primo al Premio Rubicone 1934), a Biennali e Quadriennali. In questi anni, Gentilini realizza opere pubbliche su commissione, dipinti (ritratti, nudi, paesaggi urbani, nature morte, composizioni ispirate alle popolari feste campestri) e numerosi disegni.[1]
Il mondo artistico di Gentilini si forma nel contesto della cultura italiana tra la seconda guerra mondiale e il dopoguerra.
L'artista mette a punto la sua nota tecnica caratterizzata da un felice connubio tra pittura e disegno su un fondo preparatorio materico impastato con sabbia. I temi delle sue opere sono cattedrali, battisteri, giocolieri e suonatori ambulanti, paesaggi dalle prospettive irregolari, donne caratterizzate da stivaletti con tacchi a rocchetto, biciclette, autocarri, gatti e leoni. Gentilini è l'artista della joie de vivre, nonostante in questi anni ritraesse un mondo frantumato dalla seconda guerra mondiale.[1]
Dalla metà degli anni cinquanta la sua ricerca si indirizza verso una stilizzazione geometrica essenziale che, facendo uso di prospettive ribaltate e piani sghembi trova un equilibrio compositivo del tutto nuovo e personale.
Innumerevoli sono le mostre personali e collettive cui partecipa in Italia e in tutto il mondo.
Sue opere sono conservate nei maggiori musei italiani e internazionali, tra i quali la Galleria Nazionale d'Arte Moderna, gli Uffizi e i Musei Vaticani.
Nel 1979 viene eletto vicepresidente dell'Accademia Nazionale di San Luca di Roma.
La sua attività continua fino al 1981, quando muore il 5 aprile dopo una brevissima malattia.
Per celebrare il centenario della nascita dell'artista si sono svolte diverse retrospettive in spazi pubblici (Museo Pericle Fazzini di Assisi e Museo della Permanente di Milano) organizzate in gran parte dalla moglie Luciana Giuntoli che ha curato anche la raccolta del suo archivio personale.[1]