Federico Fellini sinh tại thành phố Rimini miền Bắc nước Ý. Cha của ông, Urbano Fellini (1894-1956) là một thương gia còn mẹ của Federico là bà Ida Barbiani (1896-1984). Federico Fellini có hai người em là Riccardo (1921-1991) và Maria Maddalena (1929-2002).

Sinh ra và lớn lên ở thành phố Rimini, những kỷ niệm tuổi thơ có vai trò quan trọng trong nhiều bộ phim của ông, trong đó phải kể tới I Vitelloni (1953), 8½ (1963) và Amarcord (1973).

Trong thời kì Phát xít Ý cầm quyền, Federico và em trai Riccardo bị bắt buộc tham gia tổ chức Avanguardista, một tổ chức phát xít dành cho thanh niên, tuy vậy sau này người ta làm sáng tỏ được rằng gia đình Fellini không hề ủng hộ hoặc có cảm tình với chủ nghĩa phát xít. Sau khi chuyển tới Roma mùa xuân năm 1939, Fellini có được một công việc khá hậu hĩnh, đó là viết báo cho tờ tuần san trào phúng Marc'Aurelio. Năm 1942 Fellini làm quen với Giulietta Masina, và một năm sau đó hai người lập gia đình vào ngày 30 tháng 10 năm 1943. Chỉ vài tháng sau ngày cưới, Masina ngã cầu thang và bị sẩy thai. Ngày 22 tháng 3 năm 1945 Masina sinh đứa con đầu lòng Pierfederico của hai người, nhưng đứa bé cũng qua đời chỉ vài tháng sau đó. Những bi kịch gia đình này đã ảnh hưởng sâu sắc tới Fellini, có thể thấy điều đó qua bộ phim nổi tiếng của đạo diễn, La strada (1954).[1]

Năm 1993, Fellini được trao tặng Giải Oscar Danh dự cho những đóng góp to lớn của ông đối với nghệ thuật điện ảnh. Ngày 31 tháng 10 cùng năm, ông qua đời sau một cơn đau tim ở Roma, hưởng thọ 73 tuổi, Fellini qua đời chỉ một ngày sau lễ kỉ niệm 50 năm ngày cưới của ông và bà Masina. Giulietta Masina cũng qua đời 6 tháng sau đó vào ngày 23 tháng 3 năm 1994. Hai người và con trai Pierfederico được an táng chung trong một ngôi mộ thiết kế bởi Arnaldo Pomodoro. Ngôi mộ hình mũi tàu trong nước này nằm ở ngay cổng chính của Nghĩa trang thành phố Rimini.

Sân bay của thành phố quê hương đạo diễn, Sân bay quốc tế Federico Fellini, được đặt theo tên Federico để vinh danh nhà điện ảnh bậc thầy của nước Ý này.