Vittorio Cottafavi est attiré très jeune par la littérature et le spectacle vivant, le théâtre, l'opéra et la musique. Il commence des études de droit à Rome, mais sa vocation pour le cinéma s'affirme lorsqu'il passe en 1935 le concours d'entrée du Centro Sperimentale di Cinematografia, la prestigieuse école de cinéma nouvellement créée. Jusqu'en 1938, il va suivre son enseignement, dispensé par des professionnels du cinéma. Il débute dans le métier comme scénariste et assistant à la réalisation.
Considéré comme le "maestro du péplum italien", le réalisateur Vittorio Cottafavi, est aussi reconnu comme un auteur à part entière, notamment par la critique française.
Vittorio Cottafavi signe son premier long métrage en 1943, une comédie vivante et rythmée, I Nostri sogni, adaptée d'une pièce de l'écrivain et auteur dramatique italien Ugo Betti, grâce au soutien de Vittorio De Sica dont il a été l'assistant. Ce dernier y incarne un petit filou séducteur qui se fait passer auprès d'une famille modeste pour un riche industriel.
Après la guerre, Vittorio Cottafavi s'oriente vers le mélodrame et les films de cape et d'épée. Una donna ha ucciso inaugure cette série en 1951. Dans l'Italie de l'après-guerre où perdure la présence des Alliés, deux femmes se rencontrent dans un train et se racontent leur vie, sous la forme d'un récit en flash-back, procédé familier de la grande littérature populaire. Le cinéaste s'attache, à travers ces deux portraits de femmes, à décrire la difficile condition féminine, sous ses aspects moraux et sociaux. Ce talent pour orchestrer les sentiments, pour entrecroiser les intrigues, pour mettre en scène dans l'espace des rapports sociaux et émotionnels, Cottafavi le déploie de façon éblouissante dans Milady et les mousquetaires, d'après l'oeuvre d'Alexandre Dumas père (1952). Ce film en noir et blanc, qui mêle romantisme et aventure de cape et d'épée, brosse le beau portrait d'une femme, à la fois cynique et séductrice, incarnée par l'actrice Yvette Lebon. En 1953, Cottafavi réalise une adaptation d'Alexandre Dumas fils, Le Prince au masque rouge). Les mélodrames et les films historiques de Cottafavi, pleins d'inventions visuelles et scénaristiques, se distinguent par leur qualité de la production italienne courante des " films de genre ". Forts de leur succès, les producteurs investissent sur le cinéaste. Femmes libres, tourné en 1954 à Rome et à Amalfi, présente le portrait intime d'une femme à la recherche du bonheur, partagée entre liberté et moralisme. Son errance affective est soulignée visuellement par les placements de la caméra, les mouvements d'appareil, la place des personnages dans le décor. Cottafavi a déclaré dans un entretien avec Bertrand Tavernier en 1968 avoir cherché dans ce film, à "cinématographier l'âme et les sentiments secrets ".
Mais le lyrisme tragique de Vittorio Cottafavi le situe à contrecourant du mouvement qui a profondément renouvelé le cinéma italien depuis la fin de la guerre, le néoréalisme, incarné entre autres par Vittorio De Sica et Roberto Rossellini. Dédaigné par la critique dans son pays, Cottafavi est soutenu par une partie de la critique cinéphilique française, Présence du cinéma ou Les Cahiers du cinéma. François Truffaut est ainsi le premier en France à attirer l'attention sur le cinéaste.
À la fin des années 1950, le cinéaste s'oriente vers la réalisation de péplums, un genre cinématographique de fiction historique "grand public" dont l'action se déroule dans l'Antiquité et qui est souvent peu considéré par la critique. Avec ces oeuvres, tournées en couleurs, Cottafavi ne renonce pas pour autant à ses ambitions artistiques ni à ses préoccupations intellectuelles. Après un film inaugural, La Révolte des gladiateurs, en 1958, avec Georges Marchal, il tourne l'année suivante Les Légions de Cléopâtre, remarquable réflexion sur la vanité du pouvoir, aux accents shakespeariens. On retrouve la finesse de la description psychologie des personnages dans Messaline (1959). Dans ses péplums, Vittorio Cottafavi se livre à des recherches intéressantes sur la couleur, souvent en référence au classicisme pictural du peintre Nicolas Poussin qui a peint au XVIIe siècle de nombreuses scènes mythologiques. En témoigne La Vengeance d'Hercule, réalisé en 1960. Combiné au goût pour la géométrisation de l'espace, ce souci de la couleur est très présent dans Hercule à la conquête de l'Atlantide, dans lequel le rouge lancinant et le noir profond jouent avec des nuances plus claires. Ce film mélange les genres, oscillant entre mythologie, littérature (en référence au royaume mythique imaginé par l'écrivain Pierre Benoît) et science-fiction, avec des allusions à une possible catastrophe atomique. En 1964, Les Cent cavaliers ressemble à une sorte de western situé au Moyen Age, avec des réminiscences des Sept samouraïs de Akira Kurosawa (1954). Considéré plus tard comme un chef-d'oeuvre, ce film ambitieux embrassant des thématiques sociales et religieuses dans un grand récit populaire, pittoresque et foisonnant de péripéties, sera un naufrage commercial et le chant du cygne de son auteur, qui se tourne alors vers la télévision. Il reviendra au cinéma avec Maria Zef en 1981 et Il Diavolo sulle colline en 1985.
Vittorio Cottafavi collabore à la télévision dès 1957. Dans les années 1960, il réalise d'ambitieuses adaptations télévisuelles, allant des auteurs tragiques grecs à Dostoïevski, de Pirandello à Durrenmatt, de Victor Hugo à une biographie de Dante.
Longs métrages 1943 | Nostri sogni (I) | Vittorio Cottafavi |
| 1946 | Grande strada (La) | Michal Waszynski, Vittorio Cottafavi |
| 1949 | Fiamma che non si spegne (La) | Vittorio Cottafavi |
| 1951 | Una donna ha ucciso | Vittorio Cottafavi |
| 1952 | Boia di Lilla (Il) Milady et les mousquetaires | Vittorio Cottafavi |
| 1953 | Cavaliere di Maison Rouge (Il) Le Prince au masque rouge | Vittorio Cottafavi |
| 1953 | Traviata '53 Fille d'amour | Vittorio Cottafavi |
| 1954 | Avanzi di galera Repris de justice | Vittorio Cottafavi |
| 1954 | Nel gorgo del peccato L'Affranchi | Vittorio Cottafavi |
| 1954 | Una donna libera Femmes libres | Vittorio Cottafavi |
| 1958 | Rivolta dei gladiatori (La) Révolte des gladiateurs | Vittorio Cottafavi |
| 1959 | Legioni di Cleopatra (Le) Les Légions de Cléopâtre | Vittorio Cottafavi |
| 1959 | Messalina, venere imperatrice Messaline | Vittorio Cottafavi |
| 1960 | Vendetta di Ercole (La) Vengeance d'Hercule | Vittorio Cottafavi |
| 1960 | Vergini di Roma (Le) Les Vierges de Rome | Vittorio Cottafavi, Carlo Ludovico Bragaglia |
| 1961 | Ercole alla conquista di Atlantide Hercule à la conquête de l'Atlantide | Vittorio Cottafavi |
| 1963 | Taglio del bosco [TV] (Il) | Vittorio Cottafavi |
| 1964 | Cento cavalieri (I) Le Fils du Cid | Vittorio Cottafavi |
| 1967 | Cristóbal Colón [TV] | Vittorio Cottafavi |
| 1970 | Racconti di Padre Brown - Episode 1 : La Croce azzurra [TV] (I) | Vittorio Cottafavi |
| 1970 | Racconti di Padre Brown [TV] (I) | Vittorio Cottafavi |
| 1971 | Racconti di Padre Brown - Episode 2 : Il Duello del dottor Hirsch [TV] (I) | Vittorio Cottafavi |
| 1971 | Racconti di Padre Brown - Episode 3 : La Forma sbagliata [TV] (I) | Vittorio Cottafavi |
| 1971 | Racconti di Padre Brown - Episode 4 : Le Colpe del principe Saradine [TV] (I) | Vittorio Cottafavi |
| 1971 | Racconti di Padre Brown - Episode 5 : I Tre strumenti di morte [TV] (I) | Vittorio Cottafavi |
| 1971 | Racconti di Padre Brown - Episode 6 : Il Re dei ladri [TV] (I) | Vittorio Cottafavi |
| 1971 | Signora delle camelie [TV] (La) | Vittorio Cottafavi |
| 1972 | Folie Almayer [TV] (La) | Vittorio Cottafavi |
| 1981 | Maria Zef | Vittorio Cottafavi |
| 1985 | Diavolo sulle colline (Il) | Vittorio Cottafavi |
| 1946 | Sconosciuto di San Marino (Lo) [La Bête se réveille] | Michal Waszynski |
| 1946 | Sconosciuto di San Marino (Lo) [La Bête se réveille] | Michal Waszynski |
| 1947 | Fiamme sul mare | Michal Waszynski |
| 1948 | Fantasmi del mare | Francesco De Robertis |
| 1943 | Bambini ci guardano (I) Les Enfants nous regardent | Vittorio De Sica |
| 1941 | Nozze di sangue | Goffredo Alessandrini |
| 1943 | Nostri sogni (I) | Vittorio Cottafavi |
| 1946 | Sconosciuto di San Marino (Lo) [La Bête se réveille] | Michal Waszynski |
| 1947 | Fiamme sul mare | Michal Waszynski |
| 1951 | Una donna ha ucciso | Vittorio Cottafavi |
| 1952 | Boia di Lilla (Il) Milady et les mousquetaires | Vittorio Cottafavi |
| 1959 | Legioni di Cleopatra (Le) Les Légions de Cléopâtre | Vittorio Cottafavi |
| 1961 | Ercole alla conquista di Atlantide Hercule à la conquête de l'Atlantide | Vittorio Cottafavi |
| 1964 | Cento cavalieri (I) Le Fils du Cid | Vittorio Cottafavi |
| 1981 | Maria Zef | Vittorio Cottafavi |
| 1985 | Diavolo sulle colline (Il) | Vittorio Cottafavi |
| 1954 | Avanzi di galera Repris de justice | Vittorio Cottafavi |
| 1961 | Ercole alla conquista di Atlantide Hercule à la conquête de l'Atlantide | Vittorio Cottafavi |
| 1944 | Porta del cielo (La) Porte du ciel | Vittorio De Sica |
| 1949 | Fiamma che non si spegne (La) | Vittorio Cottafavi |
| 1968 | Fellini in città ovvero Frammenti di una conversazione su Federico Fellini | Maurizio Ponzi |
| 1987 | Remake | Ansano Giannarelli |