Estudià teatre i el 1951 es diplomà per l’Acadèmia d’Art Dramàtic de Roma. El mateix any fundà un grup teatral, per al qual escriví diverses peces, i amb el qual feu gires per Europa. Retornà a Roma després de treballar en diversos vessants del món de l’espectacle, fins el 1963, que fou ajudant de Federico Fellini en Otto e mezzo i rodà el seu primer film, I basilischi (1963), de temàtica social i amb un fort component feminista, recurrent en la major part de la seva producció posterior: Questa volta parliamo di uomini (1965), Mimì metallurgico ferito nell’onore (1971), Film d’amore e d’anarchia (1973), Travolti da un insolito destino nell’azzurro mare d’agosto (1974), Pasqualino Settebellezze (1975), film que la convertí en la primera dona nominada a l’Oscar a la millor direcció, La fine del mondo nel nostro solito letto in una notte piena di pioggia (1978), Scherzo del destino in agguato dietro l’angolo come un brigante di strada (1983), Sotto... sotto... strapazzato da anomala passione (1984), Un complicato intrigo di donne, vicoli e delitti (1985), Notte d’estate con profilo greco, occhi a mandorla e odore di basilico (1986), In una notte di chiaro di luna (1989), Sabato, domenica e lunedi (1990), Io speriamo che me la cavo (1992), Ninfa plebea (1996), Metalmeccanico e parrucchiera in un turbine di sesso e di politica (1996), Ferdinando e Carolina (1999), Francesca e Nunziata (2001), Peperoni ripieni e pesci in faccia (2004) i Mannaggia alla miseria! (2009), entre d’altres. El 1987 dirigí una representació operística de Carmen a Nàpols.
Rebé un Globus d’Or (2009), un premi David di Donatello (2010) a la trajectòria i un Oscar honorífic (2019).