Die Geschichte von Benelli begann in Pesaro mit der Witwe Teresa Benelli, die eine Werkstatt gründete und das gesamte begrenzte Kapital ihrer Familie einsetzte, um ein Unternehmen aufzubauen, das ihre sechs Söhne ernähren sollte. Die Werkstatt reparierte Autos und Motorräder und stellte bald darauf auch Ersatzteile her.

Das kleine Unternehmen wuchs, und 1920 wurde der erste Benelli-Motor hergestellt, ein 75-ccm-Zweitakter. Im folgenden Jahr wurde ein Benelli-Motorrad gebaut, das nun von einem 98-ccm-Motor angetrieben wurde. Bis 1923 waren ihre OHC-Motorräder mit Antonio Benelli im Sattel auf der Rennstrecke unterwegs, und bis 1931 hatte er vier italienische Meisterschaften gewonnen. Seine herausragende Karriere endete 1932 mit einem schweren Sturz. Die Motorräder brachten ihre Fahrer weiterhin an die Spitze, und 1939 wurde die TT von Ted Mellors auf einer Benelli gewonnen.

Während des Zweiten Weltkriegs wurde die Benelli-Fabrik in Pesaro völlig zerstört. Nach dem Krieg begann der Wiederaufbau des Unternehmens, aber es kam zu Unstimmigkeiten zwischen den Brüdern und Giuseppe verließ das Unternehmen, um seine eigene Firma, Motobi, zu gründen.

Bis 1962 beschäftigten die beiden Fabriken 550 Mitarbeiter und produzierten zusammen etwa 300 Motorräder pro Tag, doch gegen Ende des Jahrzehnts forderte der japanische Ansturm seinen Tribut, und trotz der kreativen Fähigkeiten des neuen Eigentümers, des Argentiniers Alejondro de Tomaso (der auch Eigentümer von Moto Guzzi war und einige sehr attraktive Sportwagen baute), war die Fabrik gezwungen, die Produktion einzustellen. Im Jahr 1980 übernahm der in Pesaro ansässige Geschäftsmann Giancarlo Selci die Firma, aber das Geschäft kam nicht zustande, und Benelli geriet in Vergessenheit, bis 1995 Andrea Merloni (dessen Familie den Haushaltsgerätehersteller Indesit besitzt) auf den Plan trat. Im Jahr 2002 betrat die Tornado 900 die Weltbühne, gefolgt von der TNT Roadster im Jahr 2005.

Benelli wurde um 2009 an die Motor Group Qianjiang Corporation mit Sitz in Wenling im Südosten Chinas verkauft.