Giancarlo Giannini pasó la mayor parte de su infancia en el asentamiento de Pitelli (La Spezia). En 1952, Giannini y su familia se trasladaron a Nápoles, donde se licenció en Ingeniería Electrónica en el Instituto Técnico Estatal Tecnológico Alessandro Volta. Durante su adolescencia, se trasladó a Roma y estudió interpretación en la Academia Nacional de Arte Dramático Silvio D'Amico.

Giannini interpretó una amplia gama de personajes, a menudo muy diferentes entre sí: del obrero proletario al capo de la mafia, del protagonista de películas cómicas italianas al de carácter más dramático. También fue muy activo en televisión, como actor, cantante y bailarín.

Durante su larga carrera, Giannini ha trabajado con muchos de los mejores directores italianos; entre ellos, Luchino Visconti, Sergio Corbucci, Lina Wertmüller, Mario Monicelli, Dino Risi, Alberto Lattuada, Nanni Loy, Tinto Brass y Franco Brusati. Ha doblado a numerosos actores extranjeros famosos, como Al Pacino, Jack Nicholson, Michael Douglas, Gérard Depardieu, Jeremy Irons, Dustin Hoffman, Ian McKellen, Ryan O'Neal y Leonard Whiting.

Ha ganado prestigiosos premios en Italia y en el extranjero, y fue nominado al Oscar al mejor actor en 1977 por su interpretación en Pasqualino Settebellezze, de Lina Wertmüller.