1971 debütierte er in der Formel 1 beim Großen Preis der Niederlande auf einem STP-March, nachdem er sich ein Jahr zuvor beim Großen Preis von Italien auf einem McLaren-Alfa Romeo und beim Saisonauftakt 1971 in Monte Carlo nicht hatte qualifizieren können. Beim Großen Preis von Frankreich 1971 in Le Castellet qualifizierte er sich zwar für das Rennen, das Team hatte jedoch nicht genügend Motoren. So musste Galli seinen Startplatz an den Spanier Àlex Soler-Roig abtreten, der zwar im Training schlechter platziert war, jedoch mehr Sponsorengelder aufbrachte.
Beim Großen Preis von Frankreich 1972 bestritt Nanni Galli sogar einen Grand Prix für das Ferrari-Team. Er ersetzte den verletzten Clay Regazzoni, der sich eine Woche zuvor während des 1000-km-Rennens von Zeltweg in der trainingsfreien Zeit bei einem Fußballspiel das Handgelenk gebrochen hatte. Galli, der die Saison 1972 mit einem Tecno V12 bestritt, konnte sich jedoch mit einem Platz in der zehnten Startreihe und Platz 13 beim Rennen nicht für weitere Ferrari-Einsätze empfehlen.
Galli nahm an insgesamt 17 Grand-Prix-Rennen teil, zuletzt 1973 beim Großen Preis von Monaco. Allerdings überwogen Ausfälle (neunmal), die häufig auf technische Probleme zurückzuführen waren. Achtmal kam er ins Ziel, erreichte aber keine Platzierung in den Punkterängen. Sein bestes Ergebnis war der neunte Platz beim Großen Preis von Brasilien 1973 in Interlagos auf dem von Frank Williams Racing Cars eingesetzten Iso-Marlboro IR1.
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