Az 1912-ben született Antonioni harminc évesen forgatta első alkotását, A Pó népe (Gente del Po) című dokumentumfilmet, amelyet a neorealizmus egyik előfutárának tekintenek. Első önálló játékfilmjét 1950-ben készítette el. Antonioni 1955-ben forgatott alkotásával, A barátnőkkel vált igazán ismertté a filmvilágban.

Később olyan nagy jelentőségű, stílusteremtő filmek alkotója volt, mint a Vörös sivatag (1964), a Nagyítás (1966), a Zabriskie Point (1969), vagy az Egy nő azonosítása (1982). A kaland című filmje 1960-as cannes-i díszbemutatója botrányba fulladt; Antonioni látszólag cselekménytelen filmje szembe ment a nézői beidegződésekkel. Az olasz rendező azonban következetesen járt a maga kijelölte úton s neorealizmustól eljutott stílusteremtő önálló filmnyelvéig.

Szüntelen kísérletező kedvére jellemző, hogy 1980-ban elektronikus eszközökkel készítette el Az oberwaldi titok című filmjét, sőt még videoklipet is készített az olasz rocksztárnak, Gianna Nannininek.

1985-ben Antonioni agyvérzést kapott, ennek következményeként részlegesen lebénult, s elveszítette a beszédkészségét. Dokumentumfilmeket, videókat azonban továbbra is készített. A Wim Wenders segítségével készült alkotását, a Túl a felhőkönt (1995) már inkább az idős mesternek kijáró tisztelettel fogadták, s szintén nem mérhető nagy alkotásaihoz a pályája utolsó szakaszában készült epizód sem a 2004-ben készült Eros című filmben.

A Nagyítás című filmje 1967-ben Cannes-ban Arany Pálmát kapott, Michelangelo Antonioni életművét 1995-ben Oscar-díjjal ismerték el.