Ανήκε ιδεολογικά στο χώρο της Αριστεράς, χωρίς όμως να είναι στρατευμένος, κρίνοντας αντικειμενικά κάθε κατάσταση, κάτι που φανερώνει ένα ειλικρινές (χωρίς ωραιοποιήσεις) ντοκιμαντέρ του για τον Μάο Τσετούνγκ.

Γεννήθηκε στη Φεράρα, στις 29 Σεπτεμβρίου 1912. Σπούδασε οικονομικά και αποφοίτησε από το πανεπιστήμιο της Μπολόνια. Το 1939 ξεκίνησε σπουδές κινηματογράφου στη Ρώμη, στο Centro Sperimentale Di Cinematografia της Σινετσιττά. Εκεί συνάντησε μερικούς από τους καλλιτέχνες με τους οποίους συνεργάστηκε αργότερα, όπως τον Ρομπέρτο Ροσελίνι. Από το 1942 μέχρι και το 1952 συνεργάστηκε σε πέντε ταινίες ως σεναριογράφος, μαζί με τον Ρομπέρτο Ροσελίνι, τον Σάντις, τον Φελίνι και άλλους.

Το 1942 ο Αντωνιόνι συν-έγραψε ένα pilot με τον Roberto Rossellini και εργάστηκε ως βοηθός σκηνοθέτη στο Enrico Fulchignoni’s I Due Foscari. Το 1943 ταξίδεψε στη Γαλλία για να βοηθήσει τον Marcel Carné στο «Les visiteurs du soir» και στη συνέχεια ξεκίνησε μια σειρά ταινιών μικρού μήκους το «Gente del Po», μια ιστορία φτωχών ψαράδων στην κοιλάδα Po. Όταν η Ρώμη απελευθερώθηκε από τους Συμμάχους, το κινηματογραφικό του απόθεμα μεταφέρθηκε στη φασιστική «Δημοκρατία του Salò» και δεν μπορούσε να ανακτηθεί και να εκδοθεί μέχρι το 1947 (το πλήρες υλικό δεν ανακτήθηκε ποτέ). Αυτές οι ταινίες ήταν νεορεαλιστικές με στυλ, που ήταν ημι-ντοκιμαντέρ μελέτες της ζωής των απλών ανθρώπων. 

Ωστόσο, η πρώτη πλήρης μήκους ταινία του Antonioni «Cronaca di un amore» έσπασε από τον νεορεαλισμό απεικονίζοντας τις μεσαίες τάξεις. Συνέχισε να το κάνει σε μια σειρά άλλων ταινιών: το «vinti», ένα τρίο ιστοριών, το καθένα σε διαφορετική χώρα (Γαλλία, Ιταλία και Αγγλία), για τη νεανική εγκληματικότητα.  «Το Le amiche» σχετικά με τις γυναίκες της μεσαίας τάξης στο Τορίνο. Το «Il grido» ήταν μια επιστροφή στις ιστορίες της εργατικής τάξης, που απεικόνιζε έναν εργοστάσιο και την κόρη του. Κάθε μία από αυτές τις ιστορίες αφορά την κοινωνική αλλοτρίωση.