1935年，在波隆那大学取得经济学学位之后，他开始为费拉拉地方报纸《IlCorrierePadano》写作，成为电影记者。

1940年，米开朗基罗·安东尼奥尼搬至罗马，为杂志《电影》工作。该杂志是官方法西斯主义的电影刊物，由贝尼托·墨索里尼的儿子Vittorio主编。而米开朗基罗·安东尼奥尼在数月之后就被开除。之后，他进入罗马电影实验中心去学习电影技术。

1942年，与罗伯托·罗西里尼合作编写战争片《一个航空员的归来》的剧本。同年，在由恩里科·富尔基尼奥尼执导的剧情片《IdueFoscari》中担任助理导演。

1943年，米开朗基罗·安东尼奥尼去法国协助马赛尔·卡尔内拍摄恐怖片《夜来恶魔》。同年，独立执导个人第一部电影《波河的人们》，从而开启了他的导演生涯，该片讲述了在波河贫穷渔夫的故事。

1950年，执导由马西莫·吉洛提主演的爱情犯罪片《爱情编年史》。1953年，执导犯罪片《失败者》，该片讲述了在不同国家所发生的青少年犯罪系列故事；同年，执导由伊凡.德斯尼、娜单莉.葛兰合作主演的喜剧片《不戴茶花的茶花女》，该片描述了一个年轻的电影明星与她堕落的故事。

1955年，自编自导由瓦伦蒂娜·格特斯、加布里埃尔·费泽蒂共同主演的爱情片《女朋友》。1957年，执导剧情片《公路之王》，该片讲述了一个工厂的工人和他的女儿的故事。

1960年，自编自导由加布里埃尔·费泽蒂、莫尼卡·维蒂、蕾雅·马萨利联合主演的悬疑片《奇遇》，该片获得第13届戛纳国际电影节主竞赛单元-金棕榈奖提名。1961年，自编自导由马塞洛·马斯楚安尼、让娜·莫罗合作主演的爱情片《夜》，该片讲述了在米兰的一对夫妻的故事。

1962年，执导剧情片《蚀》，该片获得第15届戛纳国际电影节主竞赛单元-金棕榈奖提名。1964年，执导个人第一部彩色电影《红色沙漠》，该片获得第29届威尼斯国际电影节主竞赛单元-金狮奖。

1966年，执导由大卫·汉明斯、凡妮莎·蕾格烈芙合作主演的剧情片《春光乍现》，该片获得第20届戛纳国际电影节主竞赛单元-金棕榈奖，而他也因此凭借该片获得第39届奥斯卡金像奖最佳导演奖提名。

1970年，自编自导由马克·弗雷切特、达莉娅·斯普莱林共同主演的剧情片《扎布里斯基角》。1972年，米开朗基罗·安东尼奥尼受中华人民共和国政府的邀请，访问中国；同年，执导纪录片《中国》，该片被中国当局以“反华”与“反共”为理由严厉谴责，此事是由江青主持，真实目的是要打倒当时主持工作的周总理。

1975年，执导由杰克·尼科尔森、玛利亚·施奈德合作主演的惊悚片《过客》，该片获得第28届戛纳国际电影节主竞赛单元-金棕榈奖提名。1980年，米开朗基罗·安东尼奥尼执导改编自尚·科克托故事《双头鹰之死》的爱情片《奥伯瓦尔德的秘密》，该片先用电视摄影机拍摄，再转成胶卷，由莫妮卡·维蒂主演。

1982年，自编自导由托马斯·米兰、娜拉·温德尔合作主演的爱情片《一个女人的身份证明》，该片获得第35届戛纳国际电影节主竞赛单元-金棕榈奖。1989年，与其他11位导演联合执导纪录片《意大利十二导演与十二城市》。

1995年，与维姆·文德斯合作执导改编自小说集《泰伯河上的保龄球道》的情色片《云上的日子》，该片由约翰·马尔科维奇、伊莲娜·雅各布共同主演，获得第52届威尼斯国际电影节国际影评人-费比西奖。同年，获得第67届奥斯卡终身成就奖。

2004年，与王家卫、史蒂文·索德伯格联合执导以三段式“爱和性”为主题的情色片《爱神》。11月25日，纪录片《中国》在中国北京第一次放映，由北京电影学院举办的一个纪念米开朗基罗·安东尼奥尼贡献的影展之中。

1985年，米开朗基罗·安东尼奥尼中风，让他半身瘫痪，无法言语。2007年7月30日，米开朗基罗·安东尼奥尼在罗马家中逝世，享年94岁。

奥斯卡金像奖

• 1995第67届荣誉奖（获奖）
• 1967第39届最佳原创剧本奖《放大》（提名）
• 1967第39届最佳导演奖《放大》（提名）

戛纳国际电影节

• 1982第35届主竞赛单元-金棕榈奖《一个女人身份的证明》（获奖）
• 1982第35届35周年奖《一个女人身份的证明》（提名）
• 1975第28届主竞赛单元-金棕榈奖《过客》（提名）
• 1967第20届主竞赛单元-金棕榈奖《放大》（获奖）
• 1962第15届评审团特别奖《蚀》（获奖）
• 1962第15届主竞赛单元-金棕榈奖《蚀》（提名）
• 1960第13届评审团奖《奇遇》（获奖）
• 1960第13届主竞赛单元-金棕榈奖《奇遇》（提名）

威尼斯国际电影节

• 1998第55届皮埃特罗.比安奇奖（获奖）
• 1995第52届费比西奖《云上的日子》（获奖）
• 1983第40届终身成就金狮奖（获奖）
• 1980第37届意大利演艺协会奖《奥伯瓦尔德的秘密》（获奖）
• 1964第29届主竞赛单元-金狮奖《红色沙漠》（获奖）
• 1964第29届费比西奖《红色沙漠》（获奖）
• 1955第20届银狮奖-最佳影片奖《女朋友》（获奖）
• 1955第20届主竞赛单元-金狮奖《女朋友》（提名）

柏林国际电影节

• 1961第11届主竞赛单元-金熊奖《夜》（获奖）
• 1961第11届费比西奖《夜》（获奖）

洛迦诺国际电影节

• 1957第10届大奖《喊叫》（获奖）

英国电影学院奖

• 1968第21届电影奖-最佳英国电影奖《放大》（提名）
• 1961第14届电影奖-最佳电影奖《奇遇》（提名）

欧洲电影奖

• 1993第6届终生成就奖（获奖）

意大利大卫奖

• 1976第20届卢奇诺·维斯康蒂奖（获奖）
• 1961第5届最佳导演奖（获奖）

米开朗基罗·安东尼奥尼所执导的影片善于表现现代化社会题材，对话简洁，寓深意于画面之中。

米开朗基罗·安东尼奥尼电影当中循环的主题之一，就是忍受倦怠的主角们的生活除了声色之娱的满足或物质财富的追求之外，皆空虚且毫无目标。他的电影倾向于省略情节与对话，且大部分的时间都花费在徘徊特定的境景，在他的电影风格中开发了色彩为重要的表现元素。他简约风格与无目的的角色并不被所有的评论者所欣赏。

米开朗基罗·安东尼奥尼比起其他导演，他更能鼓励电影工作者去探索简约风格且开放结局的叙事方式”。他的摄影机放置在中景远比特写多，频繁地缓慢移动，镜头容许借由著剪接以延长连续性。如此一来每个画面会更复杂，比一般较小环境被构筑的那种风格，能够乘载更多的资讯。