Aveva dovuto lasciare il suo lavoro in un albergo di Milano quando, nel 1941, era stato chiamato alle armi. Arruolato come paracadutista, fu assegnato al 184° Reggimento della Divisione "Nembo" che, al momento dell'armistizio, era di stanza in Sardegna. Nembrini prese parte ai combattimenti contro le truppe tedesche acquartierate nell'Isola. Tornato nel continente, quando si costituirono i Gruppi di combattimento entrò a far parte dell'88° Reggimento fanteria del "Friuli", raggiungendo il grado di sergente dei granatieri.
Durante i combattimenti sul fronte del Senio, preludio alla Liberazione, Nembrini fu mortalmente ferito, ma riuscì a portare a termine la sua missione, come è ricordato nella motivazione della ricompensa alla memoria, che suona: "Comandante di squadra granatieri, ardimentoso ed entusiasta, pattugliatore incomparabile e sereno di fronte a qualsiasi pericolo, diede ad ogni azione difficile e rischiosa affidatagli, l'apporto del suo slancio e del suo sangue freddo, riuscendo in momenti gravissimi ad imporre la sua iniziativa al nemico anche se superiore per uomini e mezzi. In una dura e sanguinosa giornata si offriva quale capo pattuglia per una rischiosa e delicata missione, impavido e sereno osservava da una posizione avanzata e scoperta le mosse del nemico, che invano scatenava su di lui la furia delle sue armi. Gravemente ferito rimaneva al suo posto, rifiutava ogni cura per non esporre i suoi uomini e, superando le sofferenze della carne straziata, ancora persisteva nel compito volontariamente assunto. Assoltolo in pieno, sempre battuto da fuoco rabbioso e insidiato da una pattuglia tedesca, riusciva, benché in condizioni fisiche assai menomate, a disimpegnarsi ed a rientrare nelle nostre linee. Senza preoccuparsi di sé, profondeva le sue estreme energie per esporre dettagliatamente al proprio comandante i risultati della sua missione, consentendo solo allora (troppo tardi però) di farsi trasportare al posto di medicazione. Consacrava poi con l'olocausto della vita il dovere compiuto fino all'ultimo".
A Grumello del Monte, nel primo dopoguerra, una strada è stata intitolata a Giuseppe Nembrini. Il suo nome è ricordato anche sul monumento (una stele in ceramica, di Leandro Lega), che nel Ravennate, a Casola Valsenio, è stato eretto nel 1989 in memoria dei caduti sul fronte del Senio