Svolto un primo apprendistato a fianco di Ludovico Seitz, pittore nazareno, dal 1889 Camillo Innocenti frequenta Antonio Mancini e Domenico Morelli, per alleggerire poi la sua tavolozza grazie alla conoscenza di Ettore Tito, con cui trascorre l’estate del 1898 a Chioggia. Dopo i quattro anni di studio all’Accademia di Roma, nel 1901 compie un viaggio in Spagna, durante il quale frequenta il Prado approfondendo l’opera di Velasquez e Goya. Rientrato a Roma, si avvicina al divisionismo tramite Giacomo Balla, Enrico Lionne e Arturo Noci, esponendo alla Biennale veneziana del 1903 una serie di opere in cui sperimenta la scomposizione del colore. Ritorna in Biennale nel 1905, con quadri di luminosità inedita prodotti quell’anno a Scanno e Roccaraso, poi nel 1907, con una serie di dipinti di soggetto mondano, e ancora nel 1909, quando in una sala personale esibisce opere di matrice divisionista e cromatismi accesi. Nel 1911 è a Parigi, dove frequenta Ignacio Zuloaga, Hermenegildo Anglada Camarasa e Albert Besnard, orientando la sua pittura al gusto nabis. Nel 1912 è fra i promotori della Secessione Romana, che lo pone in contatto con le coeve esperienze viennesi e monacensi. Dopo la partecipazione al primo conflitto mondiale, lavora a Roma come costumista per il cinema, per partire nel 1923 alla volta del Cairo, dove dal 1925 diviene direttore della Scuola di Belle Arti, isolandosi di fatto dall’ambiente artistico internazionale. Rientra definitivamente a Roma nel 1942.