Autore di romanzi di successo (Scende giù per Toledo, Gli occhi giovani), volle in seguito mettersi alla prova come autore di teatro, rivelandosi un commediografo vivace e dotato di un valido senso dello spettacolo (D'amore si muore, Anima nera, Metti una sera a cena, Persone naturali e strafottenti). Interessato soprattutto ai problemi della realtà contemporanea e ai drammi personali, ottenne un notevole successo di critica e di pubblico con D'amore si muore (1958) e con Anima nera (1960); quest'ultimo testo, nel 1962, fu adattato per il grande schermo da Roberto Rossellini. Patroni-Griffi fece il suo ingresso nel mondo del cinema nel 1952, collaborando come sceneggiatore al film Canzoni di mezzo secolo diretto da Domenico Paolella; ma la sua attività in questo settore divenne più assidua e più impegnata solo nei primi anni Sessanta, al fianco di registi famosi come Francesco Rosi, Alberto Lattuada, Valerio Zurlini e altri. Nel 1962 Patroni-Griffi diresse il suo primo film, Il mare, che proponeva un tema inaccettabile per quegli anni, la spregiudicata (e non del tutto riuscita) analisi di un complesso ed ambiguo rapporto fra un omosessuale ed un adolescente. Negli anni successivi diresse altri film, spesso tratti da sue opere teatrali o letterarie, come Metti, una sera a cena (1969). Nel 1988 curò la trasposizione filmica di un celebre romanzo di Alberto Moravia, La romana, un tentativo già fatto da Luigi Zampa nel 1954.