Op drieëntwintigjarige leeftijd emigreerde Raimondi naar Peru, waar hij op 28 juli1850 in de haven van Callao toekwam. Enkele jaren later werd hij als professor een van de grondleggers van de Faculteit Geneeskunde van de Nationale Universiteit San Marcos.
Gedurende zijn carrière toonde Raimondi interesse voor alles wat met Peru te maken had. Zo ondernam hij niet minder dan achttien uitgebreide tochten door de verschillende departementen van het land. Tijdens deze reizen bestudeerde hij zowel de geografie als de geologie, de flora, de fauna, de etnografie en de archeologie van Peru. In 1875 werd zijn grote werk El Perú gepubliceerd, waarin al zijn bevindingen gebundeld waren.
In 1890 overleed Raimondi in San Pedro de Lloc, in het Peruviaanse departement La Libertad. Het huis waarin hij stierf bestaat nog steeds en doet nu dienst als museum.
Door Raimondi's bekendheid als historische figuur wordt zijn naam in Peru regelmatig gebruikt bij de benaming van culturele instellingen, waaronder scholen, theaters, musea en hogescholen. Ook de provincie Antonio Raimondi (deel van het departement Áncash) en de plant Puya raimondii hebben hun naam aan de wetenschapper te danken.