Urodzony w 1941 roku w Parmie legendarny filmowiec, nazwany we Włoszech ostatnim wielkim mistrzem kina, był synem poety Attilio Bertolucciego. Początkowo wydawało się, pójdzie w ślady ojca. Zaczął studiować literaturę na rzymskim uniwersytecie La Sapienza, ale rzucił studia na rzecz kina i został asystentem swego sąsiada, Piera Paolo Pasoliniego.
Jego reżyserskim debiutem była "Kostucha", nakręcona w 1962 roku według scenariusza Pasoliniego.
Międzynarodową sławę przyniósł mu psychologiczny dreszczowiec "Konformista" z 1970 roku. Film zaledwie 29-letniego wówczas reżysera otrzymał nominację do Oscara za najlepszy scenariusz adaptowany.
Cały świat mówił o Bertoluccim już dwa lata później, gdy powstał jeden z najgłośniejszych filmów w historii światowego kina - "Ostatnie tango w Paryżu" z Marlonem Brando w roli głównej. Po pierwszym pokazie w Nowym Jorku film z powodu śmiałych scen erotycznych został ocenzurowany i skonfiskowany we Włoszech na mocy wyroku sądowego. Reżyser został skazany za obrazę moralności publicznej i na pięć lat pozbawiony praw obywatelskich, w tym prawa do głosowania. Po długich bataliach sądowych film został "uwolniony" w 1987 roku. Kopie, które nie zostały zniszczone, przekazano do kinoteki narodowej. Jedną kopię zachował potajemnie reżyser.
Rozgłos, jaki przyniosła Bertolucciemu sprawa "Ostatniego tanga w Paryżu", sprawił, że każdy jego następny film był wielkim wydarzeniem. W 1976 roku nakręcił "Wiek XX", wielką panoramę historyczną Włoch z Robertem De Niro i Gerardem Depardieu.
Największym jego filmowym sukcesem okazał się "Ostatni cesarz" z 1987 roku. Obraz ten zdobył 9 Oscarów, w tym za najlepszy film, reżyserię i scenariusz.
Wielkie osiągnięcia Bertolucciego to także trzy następne filmy, jakie nakręcił po tym triumfie w Hollywood, czyli "Pod osłoną nieba", "Mały Budda" i "Ukryte pragnienia".
W 2003 roku Bertolucci wyreżyserował "Marzycieli", których tłem są studenckie strajki w Paryżu w 1968 roku.
Ostatni film zmagającego się z chorobą reżysera, dramat obyczajowy "Ja i ty", powstał w 2012 roku.
Władze Rzymu ogłosiły, że zamierzają oddać specjalny hołd zmarłemu reżyserowi.