Regista, sceneggiatore, critico e saggista, esordì nel cinema come aiuto-regista e sceneggiatore, collaborando con Luigi Chiarini alla realizzazione del film Ultimo amore (1947). In seguito continuò la sua attività con registi di fama, come Roberto Rossellini e Alessandro Blasetti, e soprattutto con Federico Fellini. Con quest'ultimo fu in contatto per un venticinquennio, dal 1954, anno in cui il famoso regista diresse La strada, fino al 1979, anno in cui realizzò La città delle donne, prestandogli la propria opera sia come aiuto che come sceneggiatore di alcuni dei suoi più celebri film. Nel 1962, dopo aver diretto alcuni cortometraggi, esordì nella regia di un lungometraggio a soggetto, dirigendo Una vita violenta, un film tratto dall'omonimo romanzo di Pier Paolo Pasolini, realizzato in collaborazione con Paolo Heusch. Nello stesso anno, diresse un altro interessante film, Il demonio, seguito nel 1964 da Domani non siamo più qui. Dopo questi film, Rondi tentò di seguire un suo percorso personale, incentrato sull'analisi di inquietanti e problematiche figure femminili; tuttavia riuscì solo parzialmente a realizzare questo intento, lasciandosi talora trascinare da discutibili esigenze di spettacolo, che lo indussero in alcuni casi ad un eccessivo erotismo. Come attore ha interpretato gradevolmente un ruolo ne Le ore dell'amore (1963, Luciano Salce). Interessante anche un suo lavoro televisivo, che ha come argomento la giovinezza di Madre Teresa di Calcutta. E' stato insegnante presso il Centro Sperimentale di Cinematografia. Fratello del critico cinematografico Gian Luigi Rondi.