Микеланджело Антониони родился 29 сентября 1912 года на севере Италии в Ферраре.
Его отец выбился в люди собственными силами, а происходил он из очень бедной семьи, как и его мать, которая долгие годы работала на фабрике. В доме господствовал этакий мелкобуржуазный тон, характерный для рабочего, сумевшего подняться до определенного уровня зажиточности.
В юности Микеланджело посещал таверны, общался с аристократами, отлично играл в теннис и заводил романы с девушками из народа. Он рисовал, играл на скрипке.

В 1935 году Антониони окончил университет в Болонье, факультет экономики и коммерции. Тогда же пришло увлечение театром, вместе с другими студентами он ставил спектакли, писал пьесы и рецензии.
В этот период Антониони участвовал в написании сценария фильма Роберто Росселлини "Пилот возвращается", работал во Франции в качестве режиссёра-стажёра у Марселя Карне на картине "Вечерние посетители" (1942). С 1947 года он начал снимать сам — вначале документальные ленты, затем художественные.

Одна из самых законченных и искренних картин режиссёра получила название "Крик" (1957). Впервые у Антониони снялась Моника Витти. В течение десяти лет их совместное творчество и близкие отношения затем приковывали внимание зрителей.
Широкая известность пришла к Антониони в 1960-е годы, после фильмов "Приключение" (1960), "Ночь" (1960) и "Красная пустыня" (1964).
Эти картины, объединённые единым стилем и авторской манерой, воссоздают особый мир — мир Антониони. И его олицетворением стала Моника Витти, подруга режиссёра, его "печальная" муза.

После "Красной пустыни" Антониони снял в Англии фильм "Блоу-ап" ("Фотоувеличеник", 1966) по рассказу Х. Кортасара "Слюни дьявола". Этот шедевр он создавал уже без Моники Витти.
Картина получила "Золотую пальмовую ветвь" на кинофестивале в Каннах и оказала большое влияние на последующее развитие кинематографа.

Антониони отправился в Америку — там зрел бунт студенческой молодёжи. На западе США он снял историю любви юных Марка и Дарии, включая в неё документальные кадры студенческих сходок ("Забриски пойнт", 1970).

Разочаровавшись в Америке, Антониони посетил Китай. Там он создал трёхчасовой документальный фильм "Китай" (1972). Но неожиданно эта картина вызвала гнев китайцев. Дело в том, что Антониони в начале фильма предупреждал, что показывает лишь то, что ему разрешили снимать официальные власти. Именно тогда у Микеланджело случился первый инсульт.

Жанр следующей картины Антониони "Профессия: репортёр" (1975) почти приключенческий. Фильм, снимавшийся в Испании, Африке, Англии и Германии, имел заслуженный успех.
После "Репортёра" Антониони приехал в СССР ставить картину совместного советско-итальянского производства "Воздушный змей". Однако советская сторона предложила внести в сценарий поправки. Антониони сделать это отказался и вернулся домой.

Кино, литература, живопись стали для Антониони неразрывным целым. В издательстве "Эйнауди" вышла его книга "Кегельбан над Тибром". Тридцать три рассказа — это те же фильмы, но не снятые, а написанные. Коллекция картин Антониони экспонировалась на Венецианской биеннале.

В 1985 году режиссёра настиг второй инсульт, как следствие — паралич правой половины тела и потеря речи. За ним ухаживала Энрика Фико. Они познакомились в 1971 году в Риме, куда девушка приехала из Милана в поисках работы после окончания художественной школы.
В 1986 году Фико, несмотря на 40-летнюю разницу в возрасте, стала синьорой Антониони. Благодаря её заботам Антониони обрёл движение. И лишь дар речи не вернулся к нему.
Довольно долго Онтониони не мог снимать фильмы, что было для него настоящей трагедией.
В 1995 году Антониони поставил сложный, пронизанный чувственностью фильм "За облаками". Режиссёр руководил процессом в своей обычной диктаторской манере. Энрика "переводила" для актёров его указания.
В конце 1996 года воры, воспользовавшись отсутствием Антониони, обчистили его дом, прихватив кинематографические награды — "Золотую пальмовую ветвь", "Оскара" и "Золотого льва". На Каннском кинофестивале-97 режиссёру вручили копию главного приза за фильм "Блоу-ап".

Девяностолетний юбилей Антониони отмечал в Капитолийском дворце в Риме.

Великий режиссёр скончался 30 июля 2007 года в Риме.