Al poco de nacer, su padre se alistó en las fuerzas italianas que combatían en África durante la segunda guerra mundial. Temiendo por el futuro de la madre del pequeño, de origen estadounidense, poeta y profesora de La Sorbona, deja dinero a una familia de campesinos para que cuidasen de su hijo en el caso de que la madre fuese encarcelada. Efectivamente, en 1940, arrestaron a la madre de Capecchi y la llevaron al Campo de concentración de Dachau, y al niño lo dejaron al cuidado de esa familia de campesinos. Al acabarse el dinero, un año después, abandonan a Capecchi en la calle y sobrevive en ésta durante varios años, sumándose a pandillas juveniles italianas.
En 2007 fue galardonado con el Premio Nobel de Medicina o Fisiología, junto con Martin Evans y Oliver Smithies, «por sus trabajos sobre células madre y manipulación genética en modelos animales». Este galardón no cogió por sorpresa a la comunidad científica, que desde hacía bastante tiempo utilizaba su técnica de gene targeting para "construir" ratones portadores de mutaciones genéticas.
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