A kis fürdővárosból az érettségi után a fővárosba ment. A szülei kívánságára beiratkozott a jogi egyetemre, de szinte soha nem járt be. Az újságírás érdekelte. Képregényeket rajzolt, írt. Írói tehetségét a rádiónál is kamatoztatta, rádiójátékokat, szappanoperák epizódjait írta. A rádióban ismerkedett meg későbbi feleségével, Giuletta Masinaval, aki nagyon tehetséges kutató régésznek indult, majd filmszínésznő lett belőle. A filmgyárba kerülve forgatókönyvíróként, ötletadóként dolgozott, majd Roberto Rossellini közvetlen munkatársa lett.
Első játékfilmjét 1952-ben rendezte meg, A fehér sejk címmel. A velencei filmszemlén sikert aratott, a szakma elismerését kivívta a Bikaborjak (1953) című alkotásával. A spirituális trilógiája (Országúton 1954, Csalók 1955, Cabiria éjszakái 1956) a világ legjobb rendezői közé emelte. Az Országúton című alkotásáért kapta az első Oscar díjat. Az Édes élet, a Nyolc és fél a saját, és nemzedéke morális értékválságát mutatta be. Életének utolsó periódusában szinte minden filmjében az öregedésről, az elmúlásról szólt szentimentalizmussal fűszererezett iróniával (És a hajó megy 1983, Ginger és Fred 1985, A Hold hangja 1990).
Film
Amore in cittá (fekete-fehér olasz romantikus dráma, 105 perc)