Fratello dell'attore Annibale Ninchi, cugino dell'attrice Ave Ninchi, debuttò sui palcoscenici italiani con la compagnia del fratello, cimentandosi con diversi autori nei più disperati genere teatrali, tutti caratterizzati da una componente rude e malinconica, buona, ma di pochissime parole. Fisico possente, voce dal timbro inconfondibile, impersonò Pilade nell'Oreste di Vittorio Alfieri e altri classici greci. Acquistò popolarità dagli anni Trenta in poi, entrando della compagnia del Teatro Eliseo, fama che crebbe e si duplicò con la sua eccezionale e prolifica presenza cinematografica.
Debuttò sul grande schermo nella pellicola di Mario Almirante La stella del cinema (1931) e, sotto la dittatura fascista, partecipò a film come Terra madre (1931) di Alessandro Blasetti, Scipione l'africano (1937) di Carmine Gallone e soprattutto Dora Nelson (1940) di Mario Soldati. Famoso anche all'estero, Zoltan Korda lo inserì nel cast de La conquista dell'aria (1940) con Laurence Olivier, mentre in Italia divenne uno degli attori più usati da Mario Bonnard che lo fece comparire come protagonista in: La fanciulla di Portici (1940), Marco Visconti (1941) e Il Re si diverte (1941).
Camillo Mastrocinque, Mario Camerini, Carmine Gallone e Mario Soldati lo consacreranno definitivamente, ma fu con la collaborazione di Mario Mattoli, che lo inserirà nel cinema dei "telefoni bianchi", che acquisterà l'apprezzamento di tutti gli italiani e soprattutto di tutte le italiane. Pellicole come Catene invisibili (1942), Stasera niente di nuovo (1942), La valle del diavolo (1943), La Vispa Teresa (1943) e Circo equestre Za-bum (1944) entrano nel cuore dell'Italia dilaniata dai bombardamenti. Si rise con Carlo Ninchi, si pianse con Carlo Ninchi, si amò Carlo Ninchi.
Durante la guerra, dopo essersi confrontato con il teatro comico e la rivista, fu uno dei protagonisti della scena italiana che allora era investita da un rinnovamento senza precedenti e, dopo essere passato di nuovo sotto l'obiettivo di Alessandrini, eccolo nel cast de La porta del cielo (1945) di Vittorio De Sica. Particolare attenzione gli prestò persino il regista Bragaglia che giocò con il personaggio di Ninchi in La primula bianca (1946), Totò al giro d'Italia (1948, travestendolo da Dante Alighieri), Totò le Moko (1949) e Le sei moglie di Barbablù (1950), mentre un cinema più impegnato, targato Roberto Rossellini, lo aspettò in Desiderio (1946).
Riccardo Freda ne fece un eroe: impersonò prima un vigoroso D'Artagnan in Il figlio di d'Artagnan e poi un drammatico Conte Ugolino nella pellicola omonima, entrambi del 1949. Eduardo De Filippo lo spingerà in una Napoli milionaria (1950) e il grandissimo e maestoso René Clair gli farà scoprire la sconvolgente Bellezza del diavolo (1950) in un cast che vantava Paolo Stoppa e Gaston Modot.
Film moderni, gialli, i primi peplum, le pellicole d'avventura, i drammi quotidiani e le vicende storiche sono i generi che si susseguono nella sua filmografia negli anni Cinquanta, dove spiccano senza alcun dubbio Camicie rosse (1952) di Alessandrini e Francesco Rosi, con Anna Magnani nel ruolo di Anita Garibaldi, e Il marito (1958) di Nanny Loy. Ancora più intenso fu il ruolo del padre di Jean-Paul Belmondo nella pellicola di De Sica La ciociara (1960), cui seguiranno, fino agli anni Settanta, numerosi sceneggiati, fino alla morte che lo colpì nel 1974. Oggi, non resta che un'immagine filmica di questo attore forte e maturo che si è impegnato soprattutto in ruoli carichi di solitudine e di nostalgia.
