Roberto Gastone Zeffiro Rossellini est né le 8 mai 1906 à Rome, dans une famille de la bourgeoisie cultivée. Son père, Angiolo Giuseppe Rossellini, avait construit le premier cinéma de la ville, l'Éden, offrant au jeune Roberto un accès privilégié aux salles obscures dès son plus jeune âge. Cette immersion précoce dans l'univers de l'image a forgé sa sensibilité visuelle bien avant qu'il n'envisage d'en faire sa profession.
Après le décès de son père en 1932, il se lance véritablement dans le monde du cinéma, d'abord par le montage et l'écriture de scénarios. Ses premières réalisations sont marquées par une recherche de vérité qui s'éloigne déjà des standards de l'époque. Durant la Seconde Guerre mondiale, il réalise une « trilogie de la fascination » sous l'égide du régime, mais c'est dans la clandestinité et l'immédiat après-guerre qu'il va révolutionner le septième art mondial.
En 1945, il réalise Rome, ville ouverte, un film tourné dans des conditions précaires avec de la pellicule périmée et des acteurs non professionnels mêlés à des vedettes comme Anna Magnani. Ce long-métrage marque l'acte de naissance officiel du néoréalisme italien. Par ce style dépouillé, Rossellini cherche à montrer la réalité sociale et humaine sans les artifices du studio, capturant l'urgence et la douleur d'une Italie dévastée par le conflit.
Sa rencontre avec l'actrice suédoise Ingrid Bergman à la fin des années 1940 bouleverse sa vie personnelle et sa trajectoire artistique. Attirée par son génie, elle lui écrit une lettre célèbre qui débouchera sur une collaboration fructueuse et un scandale médiatique international, les deux étant mariés à l'époque. Ensemble, ils tournent des films comme Stromboli ou Voyage en Italie, qui explorent la solitude intérieure et la désagrégation du couple, préfigurant le cinéma moderne.
Au milieu des années 1950, Rossellini commence à se sentir à l'étroit dans le cinéma de fiction traditionnel. Il se tourne vers le documentaire et les voyages, notamment en Inde, cherchant toujours à saisir l'essence de l'homme dans son environnement. Cette période de transition témoigne de sa curiosité intellectuelle insatiable et de son refus de se laisser enfermer dans une étiquette, fût-elle celle de chef de file du néoréalisme.
Persuadé que le cinéma doit avoir une fonction éducative, il consacre la dernière partie de sa carrière à de grandes fresques historiques pour la télévision. Il réalise des œuvres didactiques sur des figures comme Louis XIV, Blaise Pascal ou Socrate. Son objectif est d'utiliser le média de masse pour transmettre le savoir et l'histoire de la pensée humaine, privilégiant la clarté et l'intelligence du récit sur l'émotion facile.
Il a exercé une influence majeure sur les réalisateurs de la Nouvelle Vague française, notamment François Truffaut et Jean-Luc Godard, qui voyaient en lui le « père du cinéma moderne ». Son approche éthique de la mise en scène, où la caméra se place à hauteur d'homme pour observer sans juger, reste aujourd'hui une référence absolue pour les cinéastes du monde entier.
Roberto Gastone Zeffiro Rossellini s'est éteint le 3 juin 1977 à Rome, des suites d'une crise cardiaque. Il a laissé derrière lui une œuvre monumentale qui a redéfini les frontières entre le réel et la fiction. Il est inhumé au cimetière communal monumental de Campo Verano, à Rome, au sein du caveau familial, reposant ainsi dans la ville qui fut le décor principal de ses plus grands chefs-d'œuvre.