1939年，费里尼成为了一名广播剧、电影编剧，六年后，费里尼在罗伯托·罗西里尼的团队以副导演、编剧的身份出品了战争片《罗马，不设防的城市》，获得第19届奥斯卡金像奖最佳剧本提名。影片根据塞吉欧·阿米迪的同名小说改编，讲述了意大利人民在法西斯德国占领时期，为了保卫国家以及坚持自己的信仰，与纳粹德军进行英勇斗争的故事。

1950年，费里尼执导了个人第一部爱情片《卖艺春秋》，由其妻子茱莉艾塔·玛西娜主演，讲述了乡下姑娘莉莉与剧团团长契克的爱情故事。影片奠定了费德里科·费里尼电影的几个基本特征，一是马戏团情结，二是片场的马戏团化。

1953年，费里尼执导了由弗兰克·英特兰希、弗兰克·法布里兹联袂主演的剧情片《浪荡儿》，影片讲述了生活在小城市的摩拉德、浮士德等年近30岁却终日游手好闲的年轻人尝试摆脱无所事事的生活，并从中获得成长的故事。该片获得第18届威尼斯国际电影节银狮奖。

1954年，费里尼执导了由茱莉艾塔·玛西娜、安东尼·奎恩主演的剧情片《大路》，影片讲述的是弱女子杰尔索米娜跟随流浪艺人藏巴诺漂泊卖艺，却被其遗弃的故事。《大路》是第二次世界大战后意大利电影中的一部转折性作品，电影中描写的人物具有超存在的象征意义和超现实的普遍意义，成功的以“费里尼风格”重新诠释了意大利电影的新现实主义。影片获得第29届奥斯卡金像奖最佳外语片奖。

1957年，费里尼执导了由茱莉艾塔·玛西娜、弗兰索斯·皮埃尔合作主演的剧情电影《卡比利亚之夜》，影片讲述了花街女卡比利亚不断寻找真正的爱情却屡屡被欺骗的故事。该片与《大路》、《骗子》合称为“孤寂三部曲”。《卡比利亚之夜》获得第30届奥斯卡最佳外语片提名，入围了第10届戛纳国际电影节主竞赛单元。

1960年，费里尼执导了由安妮塔·艾克伯格、马塞洛·马斯楚安尼合作主演的爱情片《甜蜜的生活》，该片讲述了三流记者马鲁吉罗忙碌于各个交际场所以至于无法体会到真诚与信任，他目睹了天主教义的欺骗和扭曲，沉沦于所谓的“甜蜜生活”之中。影片获得第13届戛纳国际电影节金棕榈奖，费里尼也凭借此片获得第34届奥斯卡最佳导演提名。

1963年，费里尼执导了由马塞洛·马斯楚安尼、克劳迪娅·卡汀娜等主演的剧情片《八部半》，讲述了电影导演古依多在筹拍一部表现人类末日的影片时，不仅在创作上遇到困难，而且在感情上也陷入困境的故事。该片对应的是截止1962年费里尼导演影片的总数，影片了获得第36届奥斯卡奖最佳外语片，而费里尼则凭借此片获得第36届奥斯卡奖最佳原创剧本提名、最佳导演提名。

1969年，费里尼执导了根据公元一世纪罗马人阿尔比特罗同名小说改编的爱情喜剧片《爱情神话》，该片由马丁·波特、海勒姆·凯勒等出演，向人们描绘了罗马帝国荒淫无度的享乐生活，费德里科·费里尼凭借此片获得第43届奥斯卡金像奖最佳导演提名。

1972年，费里尼执导了剧情片《罗马风情画》，全片打破传统叙事手法，以现实与超现实场面交叉穿梭进行，渗入了大量的幻觉和回忆，充分表现出费里尼个人对罗马的爱恋，也让观众看到了这个城市隐蔽着的另一面。透过其独特的艺术眼光为罗马古都谱写了一篇个人回忆录，一首印象主义的颂歌。影片曾获第25届戛纳电影节技术大奖。

1973年，费里尼执导了由玛加丽·诺尔、弗朗西斯科·马塞利联合主演的喜剧片《阿玛柯德》，影片通过少年蒂塔的视角，讲述1930年代意大利里米尼小镇居民关于爱情、政治、家庭、成长的故事。该片获得第47届奥斯卡金像奖最佳外语片，费里尼凭借此片获得第48届奥斯卡金像奖最佳导演提名。

1987年，费里尼执导喜剧传记片《费里尼访谈录》，该片将回忆、嘲讽、自省、幻想等元素融合在一起，被誉为费里尼对Cinecitta电影厂的颂歌，获得欧洲电影奖最佳记录长片提名、第40届戛纳电影节40周年奖。