Ha iniziato il suo percorso d'autore nel momento in cui il cinema italiano cominciava a guardare altrove, passando da una qualche forma di legittimazione del presente allo sgomento e alla condanna della condizione umana. Mai avulso dall'autobiografia (perché in fondo ogni regista racconta sempre la stessa storia, cioè la propria) questa sua attitudine, che spesso gli è valsa etichette sommarie da parte della critica, non si trasforma mai in autoreferenzialità. Uno sguardo morale, serio e profondo volto al disastro delle identità di personaggi concreti che, parlano la lingua della gente comune, muovendosi in un milieu sociale ben riconoscibile. L'impronta autoriale si emancipa attraverso l'osservazione acuta della realtà, fortemente autonoma a livello linguistico- narrativo, dipanata nel file rouge che lega personaggi, storie e luoghi.

Origini e formazione
Nato a S. Pietro Magisano, in provincia di Catanzaro, il 20 gennaio 1945 (stesso giorno e mese di Fellini), da una madre quindicenne e da un padre diciassettenne che lo lascerà solo, imbarcandosi per l'Argentina in cerca del proprio padre e non darà più notizie di sé. Nella sua poetica sarà centrale la figura paterna, mentre le figure di donna appariranno come rarefatte e sfumate. La sua giovinezza è segnata dalla perdita prematura della madre e della sorella. Cresce quindi con la nonna materna che lo incoraggia a studiare, conseguendo la laurea in Filosofia all'Università di Messina. Ben presto comincia ad interessarsi di cinema ed entra nella redazione della rivista Giovane Critica. Nel 1965 si trasferisce a Roma muovendo i primi passi come assistente di Vittorio De Seta nel film Un uomo a metà. Lavora inoltre come operatore e aiuto regista in altre pellicole per Gianni Puccini, Anna Gobbi, Andrea Frezza e Liliana Cavani. Nello stesso tempo per la televisione dirige servizi per diverse rubriche e caroselli pubblicitari diretti da Ugo Gregoretti, Alfredo Angeli, Enrico Sannia e Giulio Paradisi.

Carriera televisiva e primi riconoscimenti
Inizia poi a lavorare autonomamente per la televisione. Debutta dietro la macchina da presa nel 1970 con La fine del gioco, realizzato nell'ambito dei programmi sperimentali della RAI. Nel 1973 realizza La Città del Sole sulla vita e l'opera di Tommaso Campanella, ottenendo il gran premio al Festival di Thonon. Segue tre anni dopo Bertolucci secondo il cinema un documentario sulla lavorazione di Novecento. Nel 1978 con il giallo La morte al lavoro ottiene il premio FIPRESCI al Festival di Locarno, il premio speciale della giuria e quello della critica al Festival di Hyères. Nello stesso Amelio realizza l'originale thriller Effetti speciali a cui segue Il piccolo Archimede adattamento dell'omonimo romanzo di Aldous Huxley che fa ottenere a Laura Betti il riconoscimento di miglior interprete femminile al Festival di San Sebastian.

Ingresso nel circuito cinematografico
Nel 1983 esordisce sul grande schermo con Colpire al cuore sulla tematica del terrorismo. Nessun giudizio morale sulla vicenda: l'asse si sposta sul conflitto intimo, tra padre e figlio, anime messe a nudo in modo originale e per nulla retorico. Il rapporto adulto-bambino, affrontato in tutte le sue sfaccettature, è uno dei leit motiv di Amelio, a discapito delle storie d'amore. Presentato alla Mostra di Venezia, il film riscuote ampi consensi sul fronte della critica. Cinque anni dopo con I ragazzi di via Panisperna, tratteggia le vicende del gruppo di fisici tra cui Enrico Fermi ed Ettore Majorana, fautori di due metodologie d'indagine di volta in volta contrarie e convergenti, immersi in un clima d'epoca egregiamente intuito e riproposto dal cineasta.

Affermazione a livello internazionale
Con Porte aperte si aggiudica una meritata nomination all'Oscar nel 1991. Acclamato in Italia, il film ci regala un'indimenticabile prova d'attore di Gian Maria Volontè, straordinario per misura e intensità. Considerato, con Cadaveri eccellenti di Rosi, il migliore dei film tratti dalla narrativa di Sciascia e con Processo alla città di Zampa il miglior dramma giudiziario italiano. La pellicola vince inoltre 4 premi Felix, 2 Nastri d'Argento, 4 David di Donatello e 3 Globi d'Oro assegnati dalla stampa estera in Italia.
Segue Il ladro di bambini nel 1992. Lavoro encomiabile, ben riuscito e di grande successo commerciale, insignito a Cannes col Premio Speciale della Giuria, riceve inoltre l'European Film Award come miglior film oltre a 2 Nastri d'Argento, 5 David di Donatello e 5 Ciak d'Oro. Nel 1994 dirige Lamerica sul miraggio italiano del popolo albanese, kolossal minimalista che non concede sostegni al sentimentalismo e al politicamente corretto. Si aggiudica, tra i vari riconoscimenti, il premio Osella d'Oro alla Mostra del cinema di Venezia, oltre al Premio Pasinetti come miglior film. Nel 1998 è il vincitore del Leone d'oro alla Mostra di Venezia per Così ridevano ritratto della difficile realtà dell'emigrazione, nella Torino Anni '50, analizzata attraverso il rapporto di due fratelli. Il 2004 segna il ritorno di Amelio con Le chiavi di casa, ispirato al romanzo intimo e struggente "Nati due volte" di Giuseppe Pontiggia, opera stratificata e quasi infilmabile. La pellicola, interpretata da Kim Rossi Stuart e Charlotte Rampling, è tra i protagonisti della 61ma edizione della Mostra del Cinema di Venezia.

Ultimi lavori
La stella che non c'è nel 2006, in equilibrio tra documentario e finzione, riprende il tema degli emigranti all'estero portando al cinema il romanzo di Ermanno Rea, "La dismissione", ambientato in Cina. Nel 2008 è stato nominato direttore del Torino Film Festival, dopo le dimissioni di Nanni Moretti. La sua ultima fatica è Il primo uomo (2012) ambientato negli anni '50, dall'omonimo romanzo di Albert Camus, con Jacques Gamblin, Catherine Sola, Maya Sansa. Il film ha ottenuto al Festival di Toronto 2011 il Premio della critica internazionale.
Dopo aver girato L'intrepido (2013) con Antonio Albanese, presenta alla Berlinale 2014 il documentario Felice chi è diverso (2014), un viaggio in un'Italia segreta, quella omosessuale. Nel 2017 adatta il romanzo "La tentazione di essere felice" di Lorenzo Marone ne La tenerezza. Dopo Hammamet (2020), dedicato alla figura di Craxi, dirige Il signore delle formiche (2022), con Luigi Lo Cascio.