Documentarista, direttore di fotografia, sceneggiatore, regista e autore, tra i massimi esponenti del cinema italiano del XX secolo.
Dopo gli inizi come documentarista e sceneggiatore ha debuttato nel lungometraggio nel 1950 con Cronaca di un amore (con Lucia Bosè e Massimo Girotti) dando inizio al suo primo periodo, dedicato alla commedia psicologica; nel secondo periodo, a partire da L’avventura, del 1960, ha esplorato i rapporti tra gli uomini nella società post-industriale, dando inizio ad un nuovo genere di cinema, conosciuto comunemente come il cinema della “incomunicabilità”, con un grande riscontro internazionale; in questa fase iniziò anche la collaborazione professionale e la relazione personale con la grande attrice italiana Monica Vitti. Attento osservatore della evoluzione dei costumi, intuì, anticipò e "fotografò" in un film simbolo la nascente rivoluzione dei costumi e della società negli anni ’60 e ’70. Il film è ovviamente Blow-Up, che diede inizio al suo terzo periodo, dedicato alla esplorazione del tempo presente, nel quale è da ricordare, in particolare, la grande riuscita di Professione reporter.

Bloccato da parecchi anni da un ictus che lo ha semi-paralizzato, grazie all’aiuto della compagna Enrica e di molti altri uomini di cinema che hanno per lui una ammirazione che arriva fino alla venerazione, il regista ormai novantenne (è del 1912) non ha smesso di produrre, e ancora nel 1995, con l’aiuto del regista tedesco Wim Wenders, ha prodotto un film di notevole rilievo e dalla intatta inventiva, “Al di là delle nuvole”.