Nasce a Ferrara nel 1920 in una famiglia medio-borghese e questa realtà e la sua crisi sarebbero state anche uno dei suoi più importanti temi da elaborare, spesso attraverso una storia d'amore.
Dopo la laurea in Economia all'Università di Bologna si trasferisce a Roma dove anche morirà nel 2007. Il suo genio viene riconosciuto ufficialmente nel 1995 con l'Oscar della carriera.
La sua sensibilità nei confronti delle realtà sociali e crisi individuali e psicologici lo portano a girare dei documentari, cominciando con dei cortometraggi, dei quali il primo, “La gente del Po” parla della realtà interiore e della vita della gente del Ferrarese, è questo il territorio che lui conosce e che continua ad amare.
Il suo primo lungometraggio, “Cronaca di un amore”, realizza nel 1950 uscendo dagli schemi di allora, mettendo a fuoco le problematiche sociali d'Italia del tempo attraverso un dramma di amore collocato nell'alta borghesia.
Il successo però non arriva, non vengono apprezzate novità sperimentali né dal punto di vista tecnico, come l'uso differente degli obiettivi né per quanto riguarda le tematiche.
L'alienamento della persona dalla società, la crisi psicologica, individuale, esistenziale sono le sue tematiche, come nel caso de “Il grido” (1957) al quale tiene tanto ma che viene rifiutato dal pubblico italiano. Invece il suo tetralogia, “L' avventura”, “La notte”, “L'eclisse”, “Deserto rosso” (1960-64) finalmente gli porta il successo internazionale.
Non si occupa però solo di cinema ma anche scrive e dipinge, oggi nel Museo di Ferrara “Michelangelo Antonioni” si possono ammirare i suoi piccolissimi quadri.