Микеланджело Антониони родился 29 сентября 1912 в городе Феррара в регионе Эмилия-Романья. Окончил Высшую школу экономики и коммерции в Болонье, одновременно рисовал, а также писал критические статьи для местной газеты. В 1939 году приехал в Рим, сотрудничал с журналами Cinema и Bianco e Nero, став одним из теоретиков неореализма, учился режиссёрскому мастерству в киношколе. В 1942 году он стажировался у француза Марселя Карне на съёмках фильма «Вечерние посетители».
Режиссёрским дебютом Антониони стала документальная картина «Люди с реки По», а первый его игровой фильм «Хроника одной любви» вышел в 1950 году. Затем он снял ещё несколько картин, принёсших ему известность на родине, — «Дама без камелий», «Подруги», «Крик».
Всемирное же признание пришло к режиссёру в начале 1960-х, после «трилогии отчуждения». Этим термином объединяют фильмы «Приключение», «Ночь», «Затмение», в которых играла муза Антониони тех лет Моника Витти. Все картины трилогии связаны стилистически и тематически: в чёрно-белых пейзажах и полупустынных интерьерах разыгрываются судьбы красивых людей (Марчелло Мастроянни, Ален Делон, Леа Массари, Жанна Моро), не способных ни сформировать долговечные отношения друг с другом, ни разобраться, в чём же состоит их предназначение в этой жизни.
Фильм «Красная пустыня» (1964), получивший главный приз Венецианского кинофестиваля, содержательно примыкает к «трилогии отчуждения». Это первый цветной фильм Антониони. К работе с цветом Антониони подошёл очень ответственно, трактуя пейзажи и интерьеры как усложнённые архитектурно-красочные фактуры, напоминающие полотна Фернана Леже. Чтобы добиться желаемого эффекта, он даже искусственно подкрашивал траву, деревья и реки.
Международный успех последних четырёх фильмов побудил Антониони принять предложение поработать для англоязычной молодёжной аудитории. Свой следующий фильм — «Фотоувеличение» — он снимал в Великобритании с англоязычными актёрами. Несмотря на отвлечённость философской проблематики, картина была воспринята публикой как заявка на детектив, имела успех в прокате и удостоилась главного приза на Каннском кинофестивале — «Золотой пальмовой ветви».
Начиная с 1970-х в работах Антониони нарастал автобиографический элемент, что даже специалисты по его творчеству считали недостатком. Англоязычную трилогию продолжили ленты «Забриски-пойнт» (1970) и «Профессия: репортёр» (1975). «Забриски-пойнт» стал первым за 10 лет фильмом Антониони, который провалился в прокате и разочаровал кинокритиков, хотя впоследствии фильм стал культовым, прежде всего из-за написанного Pink Floyd саундтрека. В разгар «культурной революции» Антониони посетил маоистский Китай, чтобы снять трёхчасовой документальный фильм о происходящих там событиях. Он попытался преодолеть творческий кризис, сняв Джека Николсона в единственной полнометражной художественной картине за всё десятилетие — «Профессия: репортёр». В настоящее время этот фильм считается едва ли не вершиной творчества Антониони, его последним большим высказыванием, а в своё время он прошёл почти незамеченным.
Во второй половине 1970-х годов Антониони и Гуэрра обсуждали с Госкино СССР возможность съёмок полнометражного фильма-сказки «Бумажный змей» на территории одной из советских среднеазиатских республик, скорее всего в Узбекистане. Они приезжали для выбора натуры, однако в результате проект остался неосуществлённым.
Антониони было не суждено повторить фестивальные триумфы 1960-х. В 1985 году у режиссёра случился инсульт. Мастер остался нем и частично парализован до конца жизни. Тем не менее при помощи немца Вима Вендерса ему удалось снять в 1995 году последний полнометражный фильм — «За облаками». О влиянии Антониони на своё творчество открыто говорят, помимо Вендерса, американец Джим Джармуш и венгр Бела Тарр. Микеланджело Антониони скончался в возрасте 94 лет 30 июля 2007 года, в один день с другим титаном мирового кино — Ингмаром Бергманом.