Ganó un Óscar al mejor actor por protagonizar La vida es bella (1997).
En 1977 debutó como actor en Berlinguer, ti voglio bene, dirigida por su amigo Giuseppe Bertolucci y que recuerda al espectáculo que coescribieron juntos.
Con Johnny Palillo (1991) y El monstruo (1994) obtuvo una gran popularidad, a pesar de que los resultados son artísticamente desiguales.
El reconocimiento le llegó en 1997, con su versión sobre el holocausto judío en La vida es bella (1997): ganó tres Oscar y el Gran premio del Jurado en el Festival de Cannes.
En 2012 participó en To Rome with Love, una película dirigida por Woody Allen, y en 2019 regresó a la gran pantalla interpretando a Gepetto en Pinocho de Matteo Garrone.