1912년 이태리 페라라출생으로 북부 이태리의 유복한 지주집안에서 태어난 안토니오니는 이태리 볼로냐 대학에서 경제학을 전공했으며 대학 졸업후인 1935년부터 페라라 지방의 일간지에 영화평론을 쓰기 시작했다.
1939년 이태리 로마로 이주한 안토니오니는 파시스트 영화잡지 [Cinema]에 영화평론을 실었으며 로마의 영화학교 [Centro Sperimentale di Cinematografia]에서 연출수업을 받았다.
1942년 이태리 네오리얼리즘의 거장 로베르토 롯셀리니와 공동으로 롯셀리니의 작품 [Un Pilota ritorna]의 시나리오를 쓰면서 영화계에 입문하여 1950년 첫 장편 극영화인 [사랑의 연대기 Cronaca di un amore]를 통하여 연출가로 데뷔했다.
1955년 연출한 [여자친구들 Le Amiche]로 베니스 영화제 은사자상을 수상하며 두각을 나타내기 시작한 안토니오니는 1960년 모니카 비티 주연의 [정사 L'Avventura]를 연출하고 국제무대에 자신의 존재를 각인시키기 시작했으며1960년 깐느 영화제 심사위원상을 수상한 [정사]는 이후 그가 발표한 마르첼로 마스트로얀니, 잔느 모로 주연의 [밤 Notte, La(61)]과 아랑 드롱 주연의 [태양은 외로워 L' Eclisse(62)]와 함께 전후 모더니즘의 3부작으로 꼽힌다.
1964년 자신의 첫 칼라영화인 [붉은 사막] 으로 베니스 영화제 금사자상을 수상하였으며 1966년 영국 런던으로 건너가 첫번째 영어 영화인 바네사 레드그레이브주연의 미스테리 스릴러[욕망 Blowup]를 발표, 깐느 영화제 그랑프리를 수상했다 MGM을 통하여 배급된 [욕망]은 전세계에 안토니오니의 이름을 알린 60년대 걸작으로 평단의 극찬을 받았다.
1970년 미국으로 건너가 두번째 영어 영화인 [자브리스키 포인트]를 연출하였으며 1972년 중국 정부의 초청으로 중국을 방문하고 다큐멘터리 [중국]을 완성했다. 1975년 잭 니콜슨, 마리아 슈나이더 주연의 [Professione: reporter]을 연출한 안토니오니는 오랜 해외생활을 청산하고 고국 이태리로 돌아가 장꼭또의 히곡을 영화화한 [오버발트의 미스테리 Mistero di Oberwald, Il (81)]와 [여인의 증명 Identificazione di una donna(82)]을 연출했다.
1985년 갑작스런 심장 발작으로 오랫동안 병석에 있었던 안토니오니는 1995년 독일 감독 빔 벤더스의 도움으로 오래전부터 구상해온 자신의 저서 [That Bowling Alley on the Tiber River]를 영화화한 [구름 저편에 Beyond the Clouds]를 벤더스와의 공동작업을 통해 완성했다
일본의 세계적인 거장 구로자와는 항상 안토니오니를 가르켜 영화계의 가장 흥미로운 인물이라 칭했으며 전후 이태리의 네오 리얼리즘과는 전혀 다른 작품세계를 구축한 안토니오니는 스탠리 큐브릭에서 페드로 알모도바르, 미카엘 하케네, 양덕창, 라스 본 트리에 그리고 왕가위에 이르기까지 세계 유명작가들에게 지대한 영향을 주었다.
2007년 이태리 로마의 자택에서 94세의 나이를 일기로 별세했다.
