Fils de musiciens - sa mère est pianiste et son père violoniste - Michel Piccoli découvre sa vocation d'acteur en prenant part à des représentations dans le cadre du collège. Il suit des cours d'art dramatique pendant une année avant d'entrer dans la troupe de Jean-Louis Barrault et Madeleine Renaud. Il fait une brève apparition en 1944 dans Sortilèges de Christian-Jaque.
Avec plus de 200 films et téléfilms à son actif, des collaborations avec les plus grands cinéastes, une exigence de jeu et une curiosité jamais démenties, Michel Piccoli est sans conteste un des monstres sacrés du cinéma français. Michel Piccoli fait ses véritables débuts à l'écran dans Le Point du jour (1948) de Louis Daquin. Il enchaîne ensuite les rôles secondaires dans des films policiers et dans des comédies qui n'ont guère laissé de traces, apparaissant toutefois dans French Cancan (Jean Renoir, 1954), Les Grandes manoeuvres (René Clair, 1956), Le Doulos (Jean-Pierre Melville, 1962) ou Le Jour et l'Heure (René Clément, 1963).
Cette période est aussi marquée par sa rencontre avec Luis Buñuel qui l'engage pour tenir le rôle du prêtre pris dans la tourmente tropicale de La Mort en ce jardin, 1956). Il devient l'un des acteurs fétiches du cinéaste espagnol auquel le lie une grande complicité, et joue dans Le Journal d'une femme de chambre (1963), Belle de Jour (1966), La Voie lactée (1969), Le Charme discret de la bourgeoisie (1972) et Le Fantôme de la liberté (1974).
C'est toutefois une autre rencontre qui offre alors à Piccoli la reconnaissance : celle de Jean-Luc Godard qui lui confie le rôle de Paul Javal, le scénariste marié à Brigitte Bardot dans Le Mépris (1963). Le film marque un véritable tournant dans sa carrière : il devient un acteur de premier plan, qui peut désormais se montrer exigeant dans ses choix de rôles. Apprécié des metteurs en scène qui trouvent en lui à la fois un cynique, un timide, un tendre, un séducteur et un excentrique, il a le don d'être à sa place partout, son parler juste lui conférant une parfaite légitimité dans chacun de ses rôles.
En France, il tourne notamment pour les compagnons de route de la Nouvelle Vague comme Agnès Varda (l'écrivain des Créatures, 1965), Alain Resnais (il apparaît dans La Guerre est finie, 1966), Jacques Demy (le Simon Dame des Demoiselles de Rochefort, 1966). Il travaille aussi en Allemagne, en Italie ou même sous la direction d'Alfred Hitchcock (L'Etau, 1968), il se construit avec les plus grands une filmographie foisonnante et impressionnante par sa variété.
Il brille en libertin dans Benjamin ou les mémoires d'un puceau (1968) de Michel Deville (cinéaste qui l'emploiera à nouveau pour La Femme en bleu, 1973 ; Péril en la demeure, 1984 et Le Paltoquet, 1986), tourne à deux reprises pour Claude Chabrol (La Décade prodigieuse, 1971 ; et surtout Les Noces rouges, 1972) et devient un familier du cinéma de Claude Sautet : il joue ainsi l'architecte victime d'un accident de la route des Choses de la vie (1969), le policier tourmenté de Max et les ferrailleurs (1971), François, le médecin de Vincent, François, Paul et les autres (1974), le bourgeois de Mado (1976) mais est aussi la voix du narrateur de César et Rosalie (1972).
Alain Cavalier, Philippe de Broca, Jacques Rouffio, Etienne Périer, Yves Boisset, Francis Girod... font eux aussi appel à sa présence et à sa capacité à tenir tous les emplois tout en confirmant son image de séducteur en le jetant à leur tour dans les bras des plus belles comédiennes : il est ainsi le partenaire au fil des rôles de Catherine Deneuve, Romy Schneider, Marlène Jobert, Lea Massari, Stéphane Audran, Michèle Morgan, Marina Vlady, Claudia Cardinale...
Michel Piccoli sait aussi mettre sa notoriété au service de réalisateurs plus grinçants, et rejoint à partir de Dillinger est mort (1969) l'univers dérangeant de Marco Ferreri, avec lequel il tourne à neuf reprises jusqu'à Y'a bon les Blancs (1987). Il est notamment l'un des protagonistes du scandale provoqué par La Grande Bouffe (1973) et son suicide collectif par la nourriture. L'acteur y détruit délibérément son image élégante au profit de la provocation et n'hésite pas à investir lui-même dans des films pour promouvoir un certain cinéma, libre et engagé. Il confie volontiers qu'il refuse de se plier aux lois médiatiques et aime aller au bout de ses délires.
Le début des années 80 le consacre avec deux prix d'interprétation prestigieux, à Cannes pour son rôle de juge fomentant la mort de sa soeur dans Le Saut dans le vide (Marco Bellocchio, 1980), et à Berlin pour le mystérieux homme d'affaires de Une étrange affaire (Pierre Granier-Deferre, 1982). Il retrouve Godard (Passion, 1981) et Demy (Une chambre en ville) et, tout en continuant à tourner des films grand public tels La Passante du Sans-souci (Jacques Rouffio, 1982) ou Le Prix du danger (Yves Boisset, 1983), il continue à apporter sa caution dans des oeuvres exigeantes et innovantes. Il joue ainsi à deux reprises pour Jacques Doillon (La Fille prodigue, 1981 ; La Puritaine, 1986) et est l'un des protagonistes centraux du Mauvais sang (1986) de Leos Carax. Youssef Chahine lui fait endosser l'uniforme du général Caffarelli durant la campagne d'Egypte dans Adieu Bonaparte (1986) tandis que Nico Papatakis le transforme en double de Jean Genet dans Les Equilibristes (1992).
Michel Piccoli s'oriente peu à peu vers des personnages plus mélancoliques, rattrapés par le temps, comme le peintre célèbre de La Belle Noiseuse (1990) de Jacques Rivette, le psychanalyste freudien de Généalogies d'un crime (Raoul Ruiz, 1997) ou le comédien du nostalgique de Je rentre à la maison de Manoel de Oliveira (2000). Véritable monstre sacré, il incarne, clin d'oeil espiègle et perspicace, le Monsieur Cinéma des Cent et une nuits d'Agnès Varda (1994) - tourné pour le centenaire du septième art - et apparaît dans son propre rôle à plusieurs reprises, dans Les Acteurs (Bertrand Blier, 200
A ses débuts, Michel Piccoli est administrateur du théâtre de Babylone durant deux années.
Il mène de front une carrière prolifique au théâtre, montant sur les planches pour plus de cinquante pièces. Il joue tour à tour dans Antigone, Phèdre, Richard III, jongle entre Shakespeare, Tchekhov, Koltès, Duras, Guitry et Thomas Bernhard sous la direction des metteurs en scène les plus réputés : Patrice Chéreau, Peter Brook, Luc Bondy, Klaus Michaël Gruber, André Engel...
Il interprète également de nombreux longs métrages pour la télévision, dont le Don Juan de Marcel Bluwal en 1965 et deux adaptations de Stefan Zweig : La Confusion des sentiments (Etienne Périer, 1981) et La Ruelle au clair de lune (Edouard Molinaro, 1988).
Michel Piccoli est le président de Films 66, sa propre société de production.
Il est l'auteur de l'ouvrage Dialogues égoïstes, paru en 1976.
Courts métrages 1994 | Train de nuit | Michel Piccoli |
| 1994 | Train de nuit | Michel Piccoli |
| 1994 | Train de nuit | Michel Piccoli |
| 1950 | Terreur en Oklahoma | André Heinrich, Paul Paviot |
| 1951 | Chicago digest | Paul Paviot |
| 1951 | Leçon d'humour dans un parc (La) | Jacques Loew |
| 1952 | Horizons | Robert Ménégoz, Marc Maurette, Henri Aisner, [etc.] |
| 1952 | Saint-Tropez, devoir de vacances | Paul Paviot |
| 1952 | Torticola contre Frankensberg | Paul Paviot |
| 1957 | France romane (La) | Edouard Logereau |
| 1960 | Chevelure (La) | Ado Kyrou |
| 1961 | Quarante fontaines (Les) | Pierre Biro, Jean-Jacques Flori |
| 1961 | Rendez-vous de Noël (Le) | André Michel |
| 1962 | Fumée, histoire et fantaisie | François Villiers, Edouard Berne |
| 1962 | Temps des assassins (Le) | Ado Kyrou, Jean Vigne |
| 1963 | Paparazzi | Jacques Rozier |
| 1963 | Parisienne, parisiennes | Feri Farzaneh |
| 1963 | Parti des choses : Bardot et Godard (Le) | Jacques Rozier |
| 1964 | Cinéastes de notre temps : Luis Buñuel [TV] | Robert Valey |
| 1964 | Salut les Cubains | Agnès Varda |
| 1965 | Café tabac | Claude Guillemot |
| 1966 | Elsa la rose | Agnès Varda, Raymond Zanchi |
| 1982 | Du crime considéré comme un des beaux arts | Frédéric Compain |
| 1990 | Bateau de Lu (Le) | Christine Citti |
| 1992 | Vie crevée (La) | Guillaume Nicloux |
| 1994 | Bête de scène | Bernard Nissile |
| 1994 | Train de nuit | Michel Piccoli |
| 2005 | Mal de mer | Olivier Vinuesa |
| 2006 | Chacun son cinéma : Rencontre unique | Manoel de Oliveira |
| 2008 | Un envol | Simon Wallon |
Longs métrages| 1991 | Contre l'oubli | Chantal Akerman, René Allio, Denis Amar, [etc.] |
| 1991 | Contre l'oubli : Nasrin Rasooli (Iran) | Michel Piccoli |
| 1997 | Alors voilà, | Michel Piccoli |
| 2001 | Plage noire (La) | Michel Piccoli |
| 2004 | C'est pas tout à fait la vie dont j'avais rêvé | Michel Piccoli |
| 1982 | Général de l'armée morte (Le) | Luciano Tovoli |
| 1997 | Alors voilà, | Michel Piccoli |
| 2001 | Plage noire (La) | Michel Piccoli |
| 2004 | C'est pas tout à fait la vie dont j'avais rêvé | Michel Piccoli |
| 1982 | Général de l'armée morte (Le) | Luciano Tovoli |
| 1997 | Alors voilà, | Michel Piccoli |
| 2001 | Plage noire (La) | Michel Piccoli |
| 2004 | C'est pas tout à fait la vie dont j'avais rêvé | Michel Piccoli |
| 1977 | État sauvage (L') | Francis Girod |
| 1982 | Général de l'armée morte (Le) | Luciano Tovoli |
| 1944 | Sortilèges | Christian-Jaque |
| 1948 | Point du jour (Le) | Louis Daquin |
| 1949 | Parfum de la dame en noir (Le) | Louis Daquin |
| 1950 | Sans laisser d'adresse | Jean-Paul Le Chanois |
| 1952 | Destinées : Jeanne | Jean Delannoy |
| 1954 | Ernst Thälmann - Führer seiner Klasse | Kurt Maetzig |
| 1954 | French Cancan | Jean Renoir |
| 1954 | Interdit de séjour | Maurice de Canonge |
| 1954 | Tout chante autour de moi | Pierre Gout |
| 1955 | Grandes manoeuvres (Les) | René Clair |
| 1955 | Marie-Antoinette | Jean Delannoy |
| 1955 | Mauvaises rencontres (Les) | Alexandre Astruc |
| 1956 | Copains du dimanche (Les) | Henri Aisner |
| 1956 | Mort en ce jardin (La) | Luis Buñuel |
| 1956 | Sorcières de Salem (Les) | Raymond Rouleau |
| 1957 | Nathalie | Christian-Jaque |
| 1957 | Rafles sur la ville | Pierre Chenal |
| 1957 | Tabarin | Richard Pottier |
| 1959 | Bête à l'affût (La) | Pierre Chenal |
| 1959 | Dragée haute (La) | Jean Kerchner |
| 1960 | Adieu Philippine | Jacques Rozier |
| 1960 | Bal des espions (Le) | Michel Clément |
| 1960 | Vergini di Roma (Le) Les Vierges de Rome | Vittorio Cottafavi, Carlo Ludovico Bragaglia |
| 1961 | Climats | Stellio Lorenzi |
| 1961 | Rendez-vous (Le) | Jean Delannoy |
| 1962 | Doulos (Le) | Jean-Pierre Melville |
| 1962 | Jour et l'heure (Le) | René Clément |
| 1963 | Journal d'une femme de chambre (Le) | Luis Buñuel |
| 1963 | Mépris (Le) | Jean-Luc Godard |
| 1964 | Chance et l'amour : Lucky la chance (La) | Charles Bitsch |
| 1964 | Compartiment tueurs | Costa-Gavras |
| 1964 | Coup de grâce (Le) | Claude Durand, Jean Cayrol |
| 1964 | De l'amour | Jean Aurel |
| 1964 | Lady L. | Peter Ustinov |
| 1964 | Marie-Soleil | Antoine Bourseiller |
| 1964 | Masquerade Doubles masques et agents doubles | Basil Dearden |
| 1965 | Créatures (Les) | Agnès Varda |
| 1965 | Curée (La) | Roger Vadim |
| 1965 | Guerre est finie (La) | Alain Resnais |
| 1965 | Paris brûle-t-il ? | René Clément |
| 1965 | Ruses du diable (Les) | Paul Vecchiali |
| 1966 | Belle de jour | Luis Bunuel |
| 1966 | Demoiselles de Rochefort (Les) | Jacques Demy |
| 1966 | Mon amour, mon amour | Nadine Trintignant |
| 1966 | Un homme de trop | Costa-Gavras |
| 1966 | Voleuse (La) | Jean Chapot |
| 1967 | Benjamin ou Les Mémoires d'un puceau | Michel Deville |
| 1967 | Diabolik Danger, Diabolik | Mario Bava |
| 1967 | Prisonnière (La) | Henri-Georges Clouzot |
| 1968 | Chamade (La) | Alain Cavalier |
| 1968 | Dillinger è morto Dillinger est mort | Marco Ferreri |
| 1968 | Topaz L'Etau | Alfred Hitchcock |
| 1968 | Voie lactée (La) | Luis Buñuel |
| 1969 | Choses de la vie (Les) | Claude Sautet |
| 1969 | Invasion (L') | Yves Allégret |
| 1969 | Invitée (L') | Vittorio De Seta |
| 1970 | Max et les ferrailleurs | Claude Sautet |
| 1970 | Poudre d'escampette (La) | Philippe de Broca |
| 1971 | Décade prodigieuse (La) | Claude Chabrol |
| 1971 | Liza | Marco Ferreri |
| 1971 | Udienza (L') Audience | Marco Ferreri |
| 1972 | Attentat (L') | Yves Boisset |
| 1972 | César et Rosalie | Claude Sautet |
| 1972 | Charme discret de la bourgeoisie (Le) | Luis Buñuel |
| 1972 | Femme en bleu (La) | Michel Deville |
| 1972 | Noces rouges (Les) | Claude Chabrol |
| 1972 | Themroc | Claude Faraldo |
| 1973 | Far-West (Le) | Jacques Brel |
| 1973 | Grande bouffe (La) | Marco Ferreri |
| 1973 | Grandeur nature | Luis García Berlanga |
| 1973 | Touche pas à la femme blanche | Marco Ferreri |
| 1974 | Faille (La) | Peter Fleischmann |
| 1974 | Fantôme de la liberté (Le) | Luis Buñuel |
| 1974 | Léonor | Juan Luis Buñuel |
| 1974 | Tid til at leve [Le Temps de vivre] | Annett Wolf |
| 1974 | Trio infernal (Le) | Francis Girod |
| 1974 | Vincent, François, Paul et les autres | Claude Sautet |
| 1975 | F. comme Fairbanks | Maurice Dugowson |
| 1975 | Sept morts sur ordonnance | Jacques Rouffio |
| 1975 | Strauberg ist da | Mischa Galle |
| 1975 | Todo modo | Elio Petri |
| 1975 | Ultima donna (L') La Dernière femme | Marco Ferreri |
| 1976 | Mado | Claude Sautet |
| 1976 | René la Canne | Francis Girod |
| 1977 | Des enfants gâtés | Bertrand Tavernier |
| 1977 | État sauvage (L') | Francis Girod |
| 1977 | Imprécateur (L') | Jean-Louis Bertuccelli |
| 1977 | Part du feu (La) | Etienne Périer |
| 1978 | Divorcement (Le) | Pierre Barouh |
| 1978 | Giallo napoletano Mélodie meurtrière | Sergio Corbucci |
| 1978 | Petite fille en velours bleu (La) | Alan Bridges |
| 1978 | Sucre (Le) | Jacques Rouffio |
| 1979 | Atlantic City | Louis Malle |
| 1979 | Mors aux dents (Le) | Laurent Heynemann |
| 1979 | Preis für Überleben (Der) | Hans Noever |
| 1979 | Salto nel vuoto Le Saut dans le vide | Marco Bellocchio |
| 1980 | Fille prodigue (La) | Jacques Doillon |
| 1981 | Espion, lève-toi | Yves Boisset |
| 1981 | Mondo nuovo (Il) La Nuit de Varennes | Ettore Scola |
| 1981 | Passante du Sans-Souci (La) | Jacques Rouffio |
| 1981 | Passion | Jean-Luc Godard |
| 1981 | Une étrange affaire | Pierre Granier-Deferre |
| 1982 | Général de l'armée morte (Le) | Luciano Tovoli |
| 1982 | Occhi, la bocca (Gli) Les Yeux, la bouche | Marco Bellocchio |
| 1982 | Oltre la porta Derrière la porte | Liliana Cavani |
| 1982 | Prix du danger (Le) | Yves Boisset |
| 1982 | Que les gros salaires lèvent le doigt ! | Denys Granier-Deferre |
| 1982 | Une chambre en ville | Jacques Demy |
| 1983 | Diagonale du fou (La) | Richard Dembo |
| 1983 | Viva la vie | Claude Lelouch |
| 1984 | Adieu Bonaparte | Youssef Chahine |
| 1984 | Matelot 512 (Le) | René Allio |
| 1984 | Partir, revenir | Claude Lelouch |
| 1984 | Péril en la demeure | Michel Deville |
| 1984 | Peuple singe (Le) | Gérard Vienne |
| 1984 | Success Is the Best Revenge Le Succès à tout prix | Jerzy Skolimowski |
| 1985 | Fausse suivante [TV] (La) | Patrice Chéreau |
| 1985 | Mon beau-frère a tué ma soeur | Jacques Rouffio |
| 1986 | Mauvais sang | Leos Carax |
| 1986 | Paltoquet (Le) | Michel Deville |
| 1986 | Puritaine (La) | Jacques Doillon |
| 1986 | Rumba (La) | Roger Hanin |
| 1986 | Weite Land (Das) Terre étrangère | Luc Bondy |
| 1987 | Blanc de Chine | Denys Granier-Deferre |
| 1987 | Homme voilé (L') | Maroun Bagdadi |
| 1987 | Maladie d'amour | Jacques Deray |
| 1987 | Y'a bon les blancs | Marco Ferreri |
| 1989 | Martha und ich Martha et moi | Jiri Weiss |
| 1989 | Milou en mai | Louis Malle |
| 1990 | Belle noiseuse (La) | Jacques Rivette |
| 1990 | Belle noiseuse, divertimento (La) | Jacques Rivette |
| 1991 | Archipel | Pierre Granier-Deferre |
| 1991 | Bal des casse-pieds (Le) | Yves Robert |
| 1991 | Contre l'oubli : Nasrin Rasooli (Iran) | Michel Piccoli |
| 1991 | Équilibristes (Les) | Nico Papatakis |
| 1991 | Voleur d'enfants (Le) | Christian de Chalonge |
| 1992 | Cavale des fous (La) | Marco Pico |
| 1992 | Rupture(s) | Christine Citti |
| 1992 | Souper (Le) | Edouard Molinaro |
| 1993 | Ange noir (L') | Jean-Claude Brisseau |
| 1994 | Cent et une nuits (Les) | Agnès Varda |
| 1994 | Emigré (L') | Youssef Chahine |
| 1995 | Beaumarchais, l'insolent | Edouard Molinaro |
| 1995 | Compagna di viaggio Compagne de voyage | Peter Del Monte |
| 1995 | Tykho Moon | Enki Bilal |
| 1996 | Généalogies d'un crime | Raoul Ruiz |
| 1996 | Party | Manoel de Oliveira |
| 1997 | Paradoxes de Bunuel (Les) | Jorge Amat |
| 1998 | Libero Burro | Sergio Castellitto |
| 1998 | Passion in the desert | Lavinia Currier |
| 1998 | Rien sur Robert | Pascal Bonitzer |
| 1999 | Acteurs (Les) | Bertrand Blier |
| 1999 | Nouvel ordre mondial | Philippe Diaz |
| 1999 | Paris à tout prix | Yves Jeuland, Pascale Sauvage |
| 1999 | Paris-Tombuctu | Luis García Berlanga |
| 1999 | Tout va bien, on s'en va | Claude Mouriéras |
| 2000 | A proposito de Bunuel | José Luis López Linares, Javier Rioyo |
| 2000 | Je rentre à la maison | Manoel de Oliveira |
| 2002 | Ce jour-là | Raoul Ruiz |
| 2002 | Petite Lili (La) | Claude Miller |
| 2002 | Prophétie des grenouilles (La) | Jacques-Rémy Girerd |
| 2002 | Un homme, un vrai | Arnaud Larrieu, Jean-Marie Larrieu |
| 2005 | Espelho mágico Le Miroir magique | Manoel de Oliveira |
| 2005 | Jardins en automne | Otar Iosseliani |
| 2006 | Belle toujours | Manoel de Oliveira |
| 2006 | Boxes | Jane Birkin |
| 2006 | Ne touchez pas la hache | Jacques Rivette |
| 2006 | Toits de Paris (Les) | Hiner Saleem |
| 2007 | De la guerre | Bertrand Bonello |
| 2008 | Bel âge (Le) | Laurent Perreau |
| 2008 | Skoni tou hronou (I) La Poussière du temps | Theo Angelopoulos |
| 2010 | Habemus papam | Nanni Moretti |
| 2010 | Ritratto di mio padre | Maria Sole Tognazzi |
| 2011 | Holy Motors | Leos Carax |
| 2011 | Lignes de Wellington (Les) | Valeria Sarmiento |
| 2011 | Vous n'avez encore rien vu | Alain Resnais |