In seguito ottenne la Cattedra di medicina legale a Siena, rimanendovi fino al 1903, anno in cui si trasferì a Roma proseguendo l'insegnamento universitario. In questa città fu il promotore della fondazione della Scuola di Polizia Scientifica, alla quale diede un indirizzo antropo-biologico.
Allievo di Cesare Lombroso, creatore della disciplina della criminologia scientifica, Ottolenghi fu infatti il primo studioso delle tecniche di investigazioni scientifiche e già nel 1897 fondò con Giuseppe Alongi la "Rivista di Polizia Scientifica".
Il ritratto ad olio è opera di Giulio Pittarelli, matematico e pittore molisano, attivo in Roma agli inizi del '900.