В Болонье он окончил Высшую школу экономики и коммерции, одновременно рисовал, а также писал критические статьи для местной газеты. В 1939 году Антонинони приехал в Рим, сотрудничал с журналами "Cinema" и "Bianco e nero", учился режиссерскому мастерству в киношколе.
В 1942 году он был режиссером-стажером у Марселя Карне на съемках фильма "Вечерние посетители". Вскоре он сблизился с молодыми режиссерами формирующегося итальянского неореализма, принимал участие в создании сценария фильма Джузеппе Де Сантиса "Трагическая охота" (1947), был одним из авторов сюжета картины Федерико Феллини "Белый шейх" (1952).
Режиссерским дебютом Антониони стала документальная картина "Люди с реки По" (начат в 1943, закончен в 1947 годах), первый его игровой фильм - "Хроника одной любви", вышедший в 1950 году. Затем он снял еще несколько картин, принесшие ему известность - "Дама без камелий", "Подруги", "Крик".
Признание же и широкая известность пришли к режиссеру в 1960-х годах, после фильмов "Приключение", "Ночь", "Затмение", "Красная пустыня". На гребне этого успеха Антониони поставил в 1966 году в Великобритании фильм "Блоу-ап" ("Фотоувеличение"), удостоенный главного приза на Каннском кинофестивале.
Интерес зрителей и критики вызвали его картины "Забриски-пойнт" (1970) и "Профессия: репортер" (1975). Одной из последних работ Микеланджело Антониони, названного французской критикой "поэтом отчуждения и некоммуникабельности", стала лента "За облаками" - четыре драматические новеллы, снятые режиссером по своей книге. В работе над этим фильмом также принял участие Вим Вендерс.

Фильмография:

	1943	Люди с реки По (Gente del Po, док.)
	1948	Служба чистки улиц (Netezza Urbana, док.)
	1949	Суеверие (Superstizione, док.)
	1949	L'amorosa Menzogna
	1950	Семь тростей, один костюм (Sette Canne, un vestito, док.)
	1950	Хроника любви (Cronaca di un amore)
	1952	Побежденные (I Vinti)
	1952	Дама без камелий (La signora senza camelie)
	1953	Попытка самоубийства, новелла в фильме "Любовь в городе" (Tentato suicidio, l'episodio Amore in citta)
	1955	Подруги (Le ami-che)
	1957	Крик (Il Grido / The Cry)
	1957	Этот удивительный мир (Questo meraviglioso mondo)
	1960	Приключение (L'avventura)
	1961	Ночь (La notte)
	1962	Затмение (L'eclisse)
	1964	Красная пустыня (11 deserto rosso)
	1965	Три лица, новелла "Предисловие: проба" (1 Tre volti, l'episodio Prefazione: II provino)
	1966	Фотоувеличение (Blow-Up)
	1969	Забриски Пойнт (Zabriskie Point)
	1972	Китай (Cina / Chung Kuo)
	1975	Профессия: репортер (Professione: reporter)
	1980	Тайна Обервальда (Il Mistero di Oberwald / The Oberwald Mystery)
	1982	Идентификация женщины (L'identificazione di una donna)
	1997	Там за облаками (Al di la delle nu-vole)
	2004	Lo Sguardo di Michelangelo / Michelangelo Eye to Eye
	2004	Эрос (Eros)