Hijo del poeta Attilio Bertolucci y hermano menor de Bernardo.

Tuvo un hijo en 1969 en Bolonia, con una asistente llamada Floriana Demetrio.

Ambos trabajaron juntos en diferentes proyectos a lo largo de su trayectoria, entre ellos en el guion de la película "Novecento" (1976), que contó los actores Robert De Niro, Donald Sutherland, Gérard Depardieu y Burt Lancaster.

Entre sus obras más conocidas como director destacan "I cammelli" (1988), "La Domenica Specialmente" (1990) y "Berlinguer ti voglio bene" (1977), protagonizada por el oscarizado Roberto Benigni, con quien colaboró en numerosas ocasiones, entre ellas en "Effetti personali" (1983) y "Tuttobenigni" (1983) Fue miembro del jurado en el Festival de cine de Venecia (2000).

La noticia de su muerte fue anunciada a los medios de comunicación italianos por su viuda, Lucilla Albano, y su hermano mayor, Bernardo.