Nato a Roma il 21 aprile del 1940, Annibale Mottana si è laureato in Scienze Geologiche nel 1963, discutendo una tesi geologico-petrografica sul basamento sudalpino delle Alpi Orobie, entrando nello stesso anno in servizio presso l'Istituto di Mineralogia, Petrografia e Geochimica dell'Università di Milano.Dal 1967 al 1968 ha fruito di una N.A.T.O. Post-doctoral Fellowship presso la University of Western Ontario in London, Canada, durante la quale ha presentato la sua prima comunicazione internazionale al Congresso della Geological Societyof America a New Orleans.

Rientrato in Italia, è stato nominato prima assistente incaricato, poi assistente ordinario e dal 1970 al 1977 professore incaricato del corso di Mineralogia con esercitazioni pratiche dell'Università di Milano.

Dopo un breve periodo alla facoltà di Scienze matematiche, fisiche e naturali dell'Università di Bologna,come professore straordinario di mineralogia, dal 1977 ricopre la prima cattedra di mineralogia (per Scienze Geologiche) dell'Università di Roma La Sapienza.

Professore ordinario dal 1977, decide di trasferirsi all'Università degli Studi di Roma Tre accettandone la cattedra di mineralogia, di cui diviene titolare a partire dal 1992.

Dall'80 all'87 è direttore del museo di mineralogia e nel 1995 viene nominato presidente del Consorzio del Parco Nazionale dello Stelvio, da cui si dimette nel 1988.Ha tenuto conferenze in numerose università dell'Europa occidentale e orientale, collaborando con prestigiose riviste scientifiche internazionali (tra le quali Journal of Metamorphic Geology, Lithos e Mineralogical Abstracat) e nazionali (Memorie di Scienze Geologiche, Studi Ticinesi di Scienze Naturali, Studi Geologici Camerti).

Dal 1973 direttore di ricerca C.N.R., nel 1981 gli è stato assegnato il quinquennale Premio Nazionale per la Geologia Mineralogia Paleontologia e Applicazioni della Fondazione Antonio Feltrinelli dell'Accademia Nazionale dei Lincei, di cui è stato eletto socio nel 1986.

Dal 1999 è presidente dell'Istituto Nazionale per la Ricerca Scientifica e Tecnologica sulla Montagna.