Nato a Ferrara. Dopo aver collaborato alla sceneggiatura di Un pilota ritorna (1942) di Rossellini e lavorato come aiuto-regista per Marcel Carnè, dirige con Gente del Po (1943-1947) il suo primo documentario. Esordisce nel lungometraggio con Cronaca di un amore (1950), acuta analisi d'una crisi di coppia: seguono, tra gli altri, La signora senza camelie (1952), impietosa disamina del mondo del cinema, e Le amiche (1955), angosciata lettura del bel racconto di Pavese Tra donne sole. Già in codesti lavori si delineano nettamente quelle che saranno le coordinate dell'opera del cineasta romagnolo: la difficoltà a stabilire rapporti interpersonali veri, l'inafferrabilità del reale, lo spaesamento dell'individuo alle prese con una società neocapitalista fredda e disumanizzata. La rottura con il cronachismo neorealistico è evidente e si fa netta ne Il grido (1954), che sposta dall'ambiente borghese a quello proletario le tematiche del malessere esistenziale, eleggendo a protagonista un operaio che spegne nel suicidio la pena figliata dal concludersi d'una lunga relazione d'amore. Da qui in avanti, il percorso di Antonioni procede spedito sulla via d'un deciso rinnovamento, linguistico quanto di contenuti, del cinema indigeno: L'avventura (1960), La notte (1961), L'eclisse (1962), Deserto rosso (1964), sovente nelle forme di gialli atipici, pongono personaggi femminili al centro di storie segnate dalla perdita, dallo smacco, dallo sgomento; in definitiva, da tutto ci� che infine prender� il nome di incomunicabilit�. Non sempre capace di controllare per forza d'istinto o vastit� di cultura una cos� azzardosa materia, egli alterna esiti mirabili (s'� detto de Il grido, forse la cosa sua pi� intensa e riuscita; � lecito aggiungervi almeno L'avventura, abbagliante di immagini e pause, luci e rumori) a pagine periclitanti, ove viene ripetutamente sfiorata la maniera ed i dialoghi annegano a tratti nel ridicolo (celeberrimo il "mi fanno male i capelli", pronunciato da Monica Vitti in Deserto rosso). Il prosieguo del suo iter artistico non dissipa i dubbi, tutt'altro: la trasferta britannica di Blow-up (1967), tra facili simbolismi e cascami della Swinging London, fa il paio per pacchiana belluria con quella statunitense di Zabriskie Point (1970), elogio della controcultura lisergica vista nei modi d'un apocalisse da trovarobe. Solo in Professione: reporter (1972), segnatamente nei sette minuti dello strepitoso piano sequenza conclusivo, ritroviamo i segni dell'antica maestria: tutto il resto, dall'innecessario esperimento sul colore de Il mistero di Oberwald (1980) ai solipsistici contorcimenti di Identificazione di una donna (1982) è postilla pleonastica, mesto ritorno sul luogo del delitto dismentando lo scioglimento dell'enigma.
Agli inizi degli anni'80, in seguito a un ictus che lo priva della parola, è costretto a stare lontano dal set per alcuni anni. La sua attività riprende nel 1994 grazie alla collaborazione con Wim Wenders, con il quale realizza Al di là delle nuvole, vincitore del premio FIPRESCI a Venezia. Premiato con l'Oscar alla Carriera, il maestro del cinema italiano partecipa fuori concorso alla 61^ Mostra del cinema di Venezia con Eros, lungometraggio in tre episodi firmati da Wong Kar Wai, Steven Soderbergh e Michelangelo Antonioni.
Nel 2004 gira il documentario Lo sguardo di Michelangelo sul Mose' di Michelangelo in San Pietro in Vincoli.
Il regista si è spento a Roma il trenta luglio del 2007.
