Gianfranco Rosi, nato ad Asmara, in Eritrea, con nazionalità italiana e statunitense, dopo aver frequentato l'università in Italia, nel 1985 si trasferisce a New York e si diploma presso la New York University Film School.
In seguito ad un viaggio in India, nel '93 produce e dirige Boatman, su un barcaiolo sulle rive del Gange, presentato con successo a vari festival internazionali tra i quali il Sundance Film Festival, il Festival di Locarno e il Toronto International Film Festival.
Dopo il cortometraggio Afterwords, che partecipa alla 57esima Mostra Internazionale d'Arte Cinematografica di Venezia, nel 2008 in California, a Slab City, gira il film documentario Below Sea Level, su una comunità di homeless che vive nella piana del deserto a 40 metri sotto il livello del mare: il film è il vincitore come Miglior Film di Orizzonti alla Mostra di Venezia e di Doc/It; si aggiudica anche il Grand Prix, il Prix des Jeunes al Cinéma du Réel, il premio per il miglior film al One World Film Festival di Praga, il Premio Vittorio De Seta al Bif&st 2009 ed è nominato come Miglior Documentario all'European Film Awards 2009.
Nel 2010 gira El Sicario  Room 164, filmintervista da un soggetto di Charles Bowden su un killer pentito dei cartelli messicani del narcotraffico. Il film vince il Fipresci Award alla Mostra di Venezia, il premio Doc/It come Migliore Documentario dell'anno, Miglior Film al DocLisboa del 2010 e al Doc Aviv del 2011.
Nel 2013 vince il Leone d'Oro a Venezia con Sacro Gra, il film con cui racconta un'umanità inedita che vive intorno al Grande Raccordo Anulare della Capitale. È la prima volta che un documentario si aggiudica il Leone d'Oro.
Nel 2016 Gianfranco Rosi vince l'Orso d'Oro come Miglior Film al Festival di Berlino con Fuocoammare, storie dall'isola di Lampedusa, dei suoi abitanti, pescatori e migranti. Se in Italia vince il Golden Globe, ottiene la doppia candidatura ai David di Donatello e la vittoria di un Nastro d'Argento, Fire at Sea (questo il titolo internazionale) porterà Lampedusa, isola simbolo di migrazione, in tutto il mondo tra Festival e uscite in sala, guadagnando ancora riconoscimenti come la vittoria agli EFA, fino alla Nomination agli Oscar come Miglior Documentario.
Nel 2020 presenta alla Mostra del Cinema di Venezia Notturno e nel 2022 In viaggio, documentario che ripercorre i viaggi di Papa Francesco attraverso i filmati che li documentano.