Nato ad Asmara, con nazionalità italiana e americana, nell'85 si trasferisce a New York dove studia alla New York University Film School. Il suo primo mediometraggio, Boatman, risale al 1993 e viene presentato in vari festival internazionali. In seguito presenta alla Mostra del Cinema di Venezia Afterwords, nel 2001, e Below Sea Level, nel 2008, che si aggiudica i premi Orizzonti e Doc/It. Il film vince anche il premio come miglior documentario al Bellaria Film Festival, i Grand Prix e il Prix des Jeunes al Cinéma du Réel del 2009, il premio per il miglior film al One World Film Festival di Praga, il Premio Vittorio De Seta al Bif&st 2009 per il miglior documentario ed è nominato come miglior documentario all'European Film Awards 2009.

Del 2010 è invece il lungometraggio El sicario - Room 164, film-intervista su un sicario messicano che vince diversi premi. Dirige inoltre varie pubblicità progresso, ma il successo vero e proprio arriva nel 2013, quando il suo documentario Sacro GRA, che racconta vite difficili intorno al Grande Raccordo Anulare di Roma, vince il il Leone d'oro al miglior film alla 70ª Mostra internazionale d'arte cinematografica di Venezia.
Torna in sala nel 2016 con Fuocoammare, documentario in cui descrive le contraddizioni del popolo di Lampedusa attraverso gli occhi di Samuele, un dodicenne che ama sparare con la fionda e andare a caccia. Il film viene presentato in anteprima mondiale in Concorso al 66° Festival di Berlino, dove si aggiudica l'Orso d'Oro. Il film è inoltre nella cinquina in gara per l'Oscar al miglior documentario.