Okuldan sonra Amelio felsefe okudu. Doktora derecesiyle mezun oldu. Amelio genç yaşta sinemaya büyük ilgi duymaya başladı. 1970 yılında İtalyan devlet televizyonu RAI için kameraman olarak çalışmaya başladı. Bir süre sonra Amelio, RAI'de yönetmen yardımcısı olarak çalıştı. 1970 yılında ilk televizyon filmini yönetti: "La fine del gioco". Daha sonra, örneğin devlete ait havayolu şirketi Alitalia için çeşitli TV reklamlarının yapımında da yer aldı. Amelio 1970'lerde "La città del sole" (1973), "La morte al lavoro" (1978) ve "Il piccolo Archimede" (1979) gibi filmlerle uluslararası sinemada dikkat çekmeye başladı. 1990 yılında "Porte aperte" ile uluslararası alanda tanınan bir yönetmen olarak çıkışını kutladı. Gianni Amelio, 1992 yılında "Il ladro di bambini" ile günümüz İtalyan toplumunda bir jandarma subayının vicdan çatışmalarını etkileyici bir şekilde sahneledi. 1994 yılında, Arnavutluk ve İtalya arasındaki mülteci sorununu ele alan ve kaçakçılık organizasyonlarının mültecilerin kötü durumuyla ilgili vicdansız ilişkilerini açığa çıkaran "Lamerica" filmiyle kamuoyunun karşısına çıktı. Yönetmen film çalışmaları nedeniyle birçok uluslararası ödülle onurlandırıldı. 1991 yılında "Porte aperte" ile Oscar adaylığı aldı. Amelio 1992 yılında "Il ladro di bambini" ile Nastro d'Argento, Felix Ödülü ve Cannes Grand Prix'sine layık görüldü. Bunu 1994 yılında "Lamerica" ile Venedik Film Festivali'nde bir başka gümüş kurdele (Nastro d'Argento) izledi. Aynı yıl yaşamı boyunca yaptığı çalışmalar için Grolla d'Oro ödülünü aldı. 1996 yılında da Lamerica" ile İspanyol Goya Film Ödülü'nü kazandı. Yönetmen ayrıca 1994 yılında "Lamerica" filmi hakkında aynı adla bir kitap yayınladı. Amelio aynı zamanda tiyatro yönetmenliği de yaptı: 1995 yılında Cenova'daki Carlo Felice Tiyatrosu'nda "I pagliacci" adlı oyunu sahneledi. Yönetmenin diğer başarılı filmleri 1998 yılında "Così ridevano" ve 2004 yılında "Le chiavi di casa" oldu.2008 yılında Torino Film Festivali'nin yönetimini Nanni Moretti'den devraldı.