Guionista amb Roberto Rossellini (Germania anno zero, 1948) i Giuseppe De Santis (Riso Amaro, 1949), de primer realitzà documentals sobre temes socials, dins una línia de compromís polític, que continuà encara en el llargmetratge Achtung, banditi! (1951). El 1954 dirigí Cronache di poveri amanti, basada en la novel·la homònima de Pratolini, una de les produccions més importants del neorealisme italià, i que li valgué el Premi Internacional del Festival de Canes. Dirigí també La muraglia cinese (1958, documental), Il gobbo (1960), Il processo di Verona (1963), Banditi a Milano (1968), Roma bene (1971), Mussolini ultimo atto (1974), Fontamara (1980) i La casa del tappeto giallo (1983), entre d’altres. Posteriorment alternà la realització televisiva amb els llargmetratges Mamma Ebe (1985), Caro Gorbaciov (1988) i Cattiva (1991). Fou també autor de documentals: Luchino Visconti (1999), Cesare Zavattini (2002), Napoli, Napoli, Napoli (2006) i Hotel Meina (2007), entre altres. Entre el 1979 i el 1982 dirigí la Mostra del Cinema de Venècia, i el 1994 fou membre del jurat del Festival de Berlín. Rebé els premis a la trajectòria David de Donatello (2007) i Globus d’Or (2009).