Nascido em Torre Annunziata, na província de Nápoles, Immobile começou sua carreira nas categorias de base na escola de futebol "Torre Annunziata '88", antes de se transferir para o "Maria Rosa" e, finalmente, para a equipe juvenil da Salernitana, onde, no entanto, não conseguiu se destacar.
Mais tarde, ele se juntou ao Sorrento, com quem marcou 30 gols no sub-17 durante a temporada 2007–08, incluindo dois gols contra o Torino, impressionando os observadores da Juventus.
Em 14 de março de 2009, Immobile fez sua estreia na Serie A em uma vitória em casa por 4–1 contra o Bologna, substituindo o capitão da Juventus, Alessandro Del Piero, aos 89 minutos.
Em 25 de novembro de 2009, Immobile também fez sua estreia em competições europeias, mais uma vez como substituto no segundo tempo de Del Piero em um jogo da Liga dos Campeões contra o Bordeaux.
Em fevereiro de 2010, ele marcou um hat-trick contra o Empoli na final do Torneo di Viareggio de 2010 para garantir o título pela segunda temporada consecutiva.
Em 1º de julho de 2010, Immobile, junto com seu companheiro de equipe Luca Marrone, foi enviado por empréstimo ao A.C. Siena, recém-rebaixado para a Serie B. Em troca dos dois empréstimos, a Juventus adquiriu Niccolò Giannetti, Leonardo Spinazzola e o meio-campista austríaco Marcel Büchel por empréstimo do clube toscano.
Immobile nunca conseguiu entrar na equipe principal, no entanto, e em janeiro de 2011, ele deixou o Siena, após apenas 4 partidas e 1 gol. Após sua saída do Siena, ele foi imediatamente emprestado pela Juventus ao Grosseto, outro clube da Serie B, pelo restante da temporada 2010–11 da Serie B.
Ao final do andata (primeiro turno) da Serie B 2011–12, Immobile já havia marcado 14 gols no campeonato. Em 30 de janeiro de 2012, o Genoa confirmou que havia pago € 4 milhões por metade dos direitos do jogador à Juventus, após sua forma mercurial na Serie B. Ele completou sua temporada com o Pescara na segunda divisão italiana, com o clube conquistando o título da liga e garantindo a promoção para a Serie A. Ele também se tornou o artilheiro da temporada da Serie B com um total de 28 gols, sete a mais que o segundo maior artilheiro, Marco Sau, do Juve Stabia.
Immobile também foi nomeado Jogador do Ano da Serie B no AIC Gran Gala del Calcio de 2012, ao lado de seus companheiros de equipe Lorenzo Insigne e Marco Verratti.
Em 12 de julho de 2013, a Juventus comprou a metade de Immobile pertencente ao Genoa por € 2,75 milhões. No mesmo dia, ele foi vendido para o rival da cidade, Torino, sob um novo acordo de copropriedade por € 2,75 milhões. Ele fez sua estreia pelo Torino durante a primeira rodada da Coppa Italia contra seu ex-clube Pescara, marcando seu primeiro gol da temporada. Ele deu uma assistência em sua estreia na Serie A pelo clube, mas não marcou até 7 de outubro em um empate de 2–2 contra a Sampdoria. Anteriormente, Immobile não marcava na Serie A desde dezembro de 2012. O gol sinalizou uma boa fase para Immobile, com o jogador marcando mais 12 gols em suas 15 partidas seguintes, incluindo seu primeiro doblete na Serie A durante um jogo contra o Chievo Verona em dezembro.
Em 2 de março de 2014, ele recebeu sua primeira convocação para a seleção principal por Cesare Prandelli, para um amistoso contra a Espanha três dias depois. Ele fez sua estreia como substituto de Alessio Cerci aos 69 minutos, com a Espanha vencendo por 1–0.
Em 22 de março de 2014, Immobile marcou seu primeiro hat-trick na Serie A, em uma vitória por 3–1 contra o Livorno. Três dias depois, ele marcou um voleio espetacular com o pé esquerdo contra a Roma, empatando temporariamente o jogo para o Granata no Stadio Olimpico. Em 6 de abril, ele marcou o gol da vitória contra o Catania em um triunfo por 2–1.
Em 11 de maio, Immobile marcou na penúltima rodada da temporada contra o Parma, mas foi expulso no segundo tempo e suspenso para a partida final contra a Fiorentina. Ele concluiu sua temporada com 22 gols em 33 partidas, além de um gol na Coppa Italia. Ele se tornou o primeiro jogador do Torino a vencer o Capocannoniere desde Francesco Graziani na temporada 1976–77.
Em 13 de maio de 2014, Immobile foi nomeado na lista provisória de 30 jogadores da Itália para a Copa do Mundo FIFA de 2014, e em 1º de junho ele foi nomeado na lista final de 23 jogadores.
Em 2 de junho de 2014, o clube da Bundesliga Borussia Dortmund anunciou a contratação de Immobile, apesar de o acordo de copropriedade entre Torino e Juventus não ter sido resolvido. Urbano Cairo, presidente do Torino, acusou a Juventus e o Dortmund de violar o regulamento da FIFA sobre transferências em 10 de maio de 2014, o que a FIGC também afirma que tais transferências devem ter o consentimento mútuo dos coproprietários. Cairo também queria manter Immobile por pelo menos uma temporada por motivos esportivos e financeiros. Em 18 de junho de 2014, a Juventus vendeu os 50% restantes dos direitos de registro de Immobile para o Torino por € 8,035 milhões. O Torino revelou mais tarde, em seu relatório financeiro, que a taxa de transferência para o lado alemão foi de € 17,955 milhões.
eventdomingo jun. 8, 2014placeRio de Janeiro, Brasil
Em 8 de junho, ele marcou um hat-trick na última partida de aquecimento da Itália para a Copa do Mundo, uma vitória não oficial por 5–3 sobre o clube brasileiro Fluminense.
Sua estreia competitiva na vitória de abertura da Itália por 2–1 sobre a Inglaterra em Manaus em 14 de junho, jogando os últimos 17 minutos no lugar de Mario Balotelli, que marcou o gol da vitória italiana.
Em 13 de agosto de 2014, Immobile fez sua estreia oficial pelo Dortmund como atacante na escalação inicial para a DFL-Supercup de 2014 contra o Bayern de Munique. A partida terminou com o Borussia levantando a taça com um placar de 2–0.
Immobile fez sua estreia na Bundesliga em 23 de agosto, na partida de abertura da campanha do Dortmund na Bundesliga 2014–15, na qual perderam por 2–0 para o Bayer Leverkusen em casa.
Em 16 de setembro de 2014, Immobile marcou seu primeiro gol pelo clube, abrindo uma vitória em casa por 2–0 sobre o Arsenal na fase de grupos da Liga dos Campeões. Ele marcou quatro gols em seis partidas da Liga dos Campeões, em uma vitória fora de casa por 3–0 sobre o Anderlecht, em uma vitória em casa por 4–1 sobre o Galatasaray e em um empate em casa por 1–1 contra o Anderlecht, com o Borussia se classificando em primeiro lugar no grupo. Em 17 de dezembro de 2014, Immobile deu a assistência para o primeiro gol e marcou o segundo em um empate em casa por 2–2 com o Wolfsburg.
Em 12 de julho de 2015, Immobile juntou-se ao Sevilla por um empréstimo de uma temporada após marcar apenas três gols na liga em sua primeira temporada no Borussia Dortmund (um total de 10 gols em 34 partidas). O Sevilla também tinha uma opção de compra definitiva.
Ele fez sua estreia pelo clube em 11 de agosto de 2015, saindo do banco para substituir Kevin Gameiro aos 80 minutos da final da Supercopa da UEFA de 2015, contra o Barcelona, e dando a assistência para o empate temporário de Yevhen Konoplyanka para levar a partida para a prorrogação; o Barcelona acabou vencendo a partida por 5–4.
Em 8 de novembro de 2015, Immobile marcou seu primeiro gol pelo Sevilla aos 36 minutos, na vitória em casa por 3–2 sobre o Real Madrid pela La Liga. Em novembro, a cláusula de obrigação de compra foi exercida quando Immobile fez sua quinta aparição, comprando-o definitivamente por €11 milhões mais os €3 milhões pelo período de empréstimo.
Em 14 de janeiro de 2016, Immobile retornou ao Torino por empréstimo até o final da temporada 2015–16. Dois dias depois, em sua estreia no retorno, ele marcou o gol de abertura de uma vitória em casa por 4–2 sobre o Frosinone. Em 14 de fevereiro, ele marcou dois gols em uma vitória por 3–1 fora de casa contra o Palermo. Em 22 de março, foi determinado que ele sofreu uma lesão muscular no intervalo de um clássico contra a Juventus dois dias antes e ficaria afastado por um mês.
Em 21 de agosto, Immobile marcou em sua estreia na partida de abertura da Lazio, uma vitória fora de casa por 4–3 sobre a Atalanta. Immobile terminou a temporada com 23 gols na liga em 36 partidas, além de 3 gols na Coppa Italia, superando seu total quando venceu o Capocannoniere com o Torino na temporada 2013–14, embora desta vez ele não tenha vencido o Capocannoniere, perdendo para o atacante bósnio Edin Dzeko, do rival da cidade Roma, que marcou 29 gols na liga.
Em 6 de janeiro de 2018, Immobile marcou quatro gols no primeiro tempo fora de casa contra o SPAL, tornando-se o primeiro jogador da Lazio a marcar múltiplos hat-tricks em uma temporada em 16 anos; a Lazio acabou vencendo a partida por 5–2.
Em 22 de fevereiro de 2018, Immobile marcou um hat-trick no jogo de volta da fase de 32 da Liga Europa em casa contra o Steaua București em uma vitória por 5–1, o que permitiu à Lazio se classificar, por 5–2 no placar agregado, para as oitavas de final.
Em 31 de março de 2018, Immobile marcou duas vezes na vitória da Lazio por 6–2 em casa sobre o Benevento, seu 36º gol na temporada, quebrando o recorde anterior de Giorgio Chinaglia de mais gols marcados por um jogador da Lazio em uma única temporada, por dois gols.