Cineasta italiano, foi um dos nomes mais importantes do cinema neo-realista. Nasceu em Roma, Itália, em 1906. Interessou-se por cinema influenciado pelo avô, que era proprietário de uma casa de espetáculos. Após realizar curtas-metragens amadores, começa como assistente de direção. Trabalha como supervisor de diversos filmes, como L'Invasore (1943), de Nino Giannini, antes de fazer Roma, Cidade Aberta (1945), um clássico do neo-realismo, cujas maiores inovações residem na busca de uma linguagem direta com um baixo custo de produção, na adoção de uma temática social e na utilização de atores não-profissionais, entre as quais Ana Magnani, com quem era casado nesta ocasião. Realizado durante a II Guerra Mundial (1939-1945), Roma, Cidade Aberta situa de forma dramática a luta da resistência italiana contra a ocupação nazista.

Em 1946 Rossellini realizou Paisá, tido como a obra-prima do cinema neo-realista. Na sua filmografia ainda merecem destaque Alemanha, Ano Zero (1947) e Stromboli (1949). Na década de 1950, teve um romance turbulento com a atriz Ingrid Bergman, do qual nasceu a também atriz Isabella Rossellini. Além de ter dirigido outros filmes, realizou trabalhos para a televisão educativa.

Faleceu em Roma em 1977.