Realitzà tota la seva obra cinematogràfica conjuntament amb el seu germà Paolo Taviani (San Miniato, Toscana, 8 de setembre de 1931-Roma, 29 de febrer del 2024). Estudiaren dret i lletres, respectivament, però el 1946 decidiren dedicar-se al cinema després de veure Paisà, de Roberto Rossellini. Els anys cinquanta s’iniciaren en el cinema amb curtmetratges, i el 1960 col·laboraren amb Joris Ivens en la realització del documental L’Italia non è un paese povero.
Amb Un uomo da bruciare (1962), guardonat amb tres premis al Festival de Venècia, començaren una filmografia d’anàlisi històrica, política i social, no exempta d’un esteticisme brillant. En films posteriors adoptaren també una perspectiva més introspectiva i de dimensió moral. Bona part de la seva filmografia consisteix en adaptacions de clàssics, entre els quals cal esmentar Goethe, Tolstoj, Pirandello o Shakespeare.
La seva filmografia comprèn, bàsicament, a més del títol anterior, els films I sovversivi (1967); Sotto il segno dello scorpione (1969); San Michele aveva un gallo (1971, premiat al Festival de Berlín 1972); Allonsanfan (1974); Padre Padrone (1977), basat en la novel·la autobiogràfica de l’escriptor sard Gavino Ledda, amb el qual guanyaren la Palma d’Or del Festival de Canes i dos premis al Festival de Berlín; Il prato (1979); La notte di San Lorenzo (1982), Gran Premi del Jurat a Canes 1982 i premi David di Donatello 1983; Kaos (1985); Good Morning Babylonia (1987); Il sole anche di notte (1989); Fiorile (1993); Le affinità elettive (1996); Tu ridi (1998); Resurrezione (2001); Luisa Sanfelice (2004); La masseria delle allodole (2007); Cesare deve morire (2012), guardonat amb l’Os d’Or al Festival de Berlín i el premi David di Donatello; Maraviglioso Bocacció (2017), i Una questione privata (2017).
L’any 1986 el Festival de Venècia els atorgà el Lleó d’Or en reconeixement a la trajectòria.