Otro actor que aparece constantemente en sus filmes es Marcello Mastroianni, quien estudiaba el arte de la actuación en la misma escuela que Massina, y que fue gran amigo del director. De hecho, Mastroianni aparece en algunas de sus películas más importantes, siempre interpretando el papel principal (entre ellas La Dolce Vita y Ocho y medio). Fellini trabajó también con actores como Anita Ekberg, a quien lanzó a la fama, Sandra Milo, los ya citados Sordi y Fabrizi, Anouk Aimée, Claudia Cardinale, Richard Basehart, Sylva Koscina, Freddie Jones o Roberto Benigni. Los guionistas con los que siempre trabajó (Bernardo Zapponni por ejemplo), lograron encontrar el modo de aunar diálogos y estructuras a la plasticidad, expresividad y enorme personalidad cinematográfica de Fellini. Logra una resonancia internacional y conquista de las taquillas de todo el mundo, Óscar incluidos con ("La strada", "Las noches de Cabiria", "La dolce vita", "Julietta de los espíritus, "El Satiricón", "Casanova" y "Amarcord"); su época de madurez, fue marcada por su distanciamiento con la crítica y por su pérdida de rentabilidad masiva de cara al mercado.  

 Como Director

 Luci del varietà (Luces de variedades) (1950), codirigida con Alberto Lattuada. Se trata de una comedia sensible y vital sobre la farándula. Lo sceicco bianco (El jeque blanco) (1951), fue su debut oficial y en ella aparece Giulietta Masina en un pequeño papel junto a Alberto Sordi. En ella se perciben algunas características luego reconocibles en el director: el tratamiento de la gran urbe de Roma como espectáculo en sí mismo, la contención expresiva de los actores, etc. I vitelloni (Los inútiles) (1953), segunda comedia de Fellini, esta vez con Sordi , Franco Fabrizi, Elenora Ruffo y Franco Interlenghi, convertida hoy día en todo un clásico del cine italiano. Feroz sátira contra la amoralidad de la vida social de la Italia de entonces, se interna en el patetismo y la acidez que más caracterizarán la posterior filmografía del director.

L'amore in città (Amor en la ciudad) (1953) — episodio Una agenzia matrimoniale. En este excelente film de episodios que fluctúan entre el drama y la comedia compartió dirección con Rossellini, y contó con Ugo Tognazzi y Antonio Cifariello, entre otros actores.

La strada (1954). Primera obra maestra del realizador. Anthony Quinn, Giulietta Masina y Richard Basehart quedaron inmortalizados en esta melancólica y triste historia ambientada en el mundo circense, que enamoró al público en su estreno.

Il bidone (Alma sin conciencia/El cuentero) (1955). Sin ser un drama negro plenamente neorrealista, sí incluye secuencias propias de esta corriente. En el film, Richard Basehart y Giulietta Masina sobresalen junto a Franco Fabrizi del resto del reparto, y la maestría con que Fellini va abordando cada película se hace palpable para crítica y público.

Le notti di Cabiria (Las noches de Cabiria) (1957). Segundo gran éxito de su director tras La strada, y segunda obra capital de su carrera. La historia de una prostituta y sus anhelos está servida con una realización y una puesta en escena que rayan la perfección técnica, amén de un guión magníficamente trazado, que hacen de éste uno de los títulos más señeros del genial Fellini. François Perier y la Masina brillan en un film único.

La Dolce Vita (íd.) (1960). La película por excelencia de su director, de cara al gran público, y uno de los títulos más famosos del cine europeo de los 60. Mastroianni como maestro de ceremonias de la alta sociedad romana, en su labor de cronista de sociedad, y la disección que hace Fellini de toda una época, aparte de la conocidísima escena de Anita Ekberg en la Fontana di Trevi han hecho que la cinta adquiera la categoría de mítica. También en el reparto, convence la siempre desaprovechada Yvonne Furneaux.

Boccaccio '70 (1962) — episodio Le tentazioni del dottor Antonio. En esta película de cuatro episodios, homenajeando las historias de Giovanni Boccaccio, trabajó con otros tres impecables cineastas del cine italiano: Vittorio de Sica, Luchino Visconti y Mario Monicelli, y volvió a dirigir a su amada Anita Ekberg en su primera propuesta rodada en color.

Otto e mezzo (8 ½) (1963). Para muchos, su mejor film. Las vicisitudes del rodaje de una película y la desintegración personal del director (magistralmente interpretado por Mastroianni) sirvieron a Fellini para saldar cuentas consigo mismo y con la industria, y para establecer las bases definitivas de su estilo (que ya no abandonará ninguna de sus películas posteriores). Recientemente ha sido elegida como una de las 10 mejores películas italianas de todos los tiempos — junto a por ejemplo, la célebre Cabiria de 1914 dirigida por Giovanni Pastrone.

Giulietta degli spiriti (Giulietta de los espíritus / Julieta de los espíritus) (1965). Sorprendió a la crítica de entonces por el uso del color como elemento expresivo y simbólico — que luego también usaron Ingmar Bergman en La pasión de Anna (1969 o R. W. Fassbinder en Brehmer Frerit (1974). La película contiene una de las mejores interpretaciones de Giulietta Masina —si no la mejor—, en un papel escrito expresamente para ella donde la actriz logra dotar de una amalgama de matices mucho más rica que hasta la fecha a su muy felliniano y eterno personaje de mujer frágil y desamparado frente a un mundo abigarrado, dentro de un guión sencillamente maravilloso, que rindió a los pies del realizador a los críticos de medio mundo.

Tre passi nel delirio (Historias extraordinarias) (1968) — episodio Toby Dammit. Louis Malle y Roger Vadim dirigieron los otros dos episodios de este film basado en relatos de Edgar Allan Poe.
Block-notes di un regista (1969) — TV.

Satyricon (Fellini Satyricon) (1969), fue seguramente su mayor triunfo a nivel personal junto a Amarcord y a su visión de Casanova. Todos los egos, genialidades, obsesiones, filosofías y demás cualidades del director están presentes en esta obra, que sigue la célebre obra homónima de Petronio.

I clowns (1971). Pequeña, sensible y conmovedora cinta que, sin aportar excesivas novedades a la carrera de Fellini, trasluce el amor del cineasta por el mundo circense y por lo que representa para él.

Roma (Roma de Fellini) (1972). Excesiva, prolija, repetitiva, y sin embargo un nuevo y lúcido ejercicio de representación simbólica, en este caso en homenaje a una ciudad y sus gentes, un modo de entender la vida, etc. Sociológicamente interesante, la película desborda su argumento.

Amarcord (1973). Probablemente el último film de Fellini de relevancia internacional, Óscar a la mejor película extranjera incluido. El mundo de su infancia, la familia, la clase obrera, la miseria y la mentalidad de la «Italia profunda» (en el buen sentido) se conjugan excepcionalmente en una disertación viva, alegre y colorista, con mucho sentido del humor (el humor felliniano) y el deleite narrativo del que hacía gala.

Casanova (1976). Uno de los hitos en la carrera del realizador. Ambiciosa y arriesgada, pese a contener todo el universo de su creador, adapta de forma libre las célebres memorias del conquistador italiano Giacomo Casanova. Pese a que su éxito en taquilla no fue tal, la cinta desborda cine y sabiduría por los cuatro costados, tiene un considerable derroche de fantasía y quizá ilustra mejor que ninguna otra las obsesiones del gran cineasta sobre la vida y la muerte.

Prova d'orchestra (Ensayo de orquesta) (1978). Poco conocido pero excelente film agridulce, que anticipa la infinita nostalgia-melancolía-filosofía vital que enmarca Ginger y Fred. Para algunos críticos, es una metáfora desencantada sobre la anarquía y la violencia política en la Italia de la década, que culminan con la muerte de Aldo Moro. Estimable de verdad.

La città delle donne (La ciudad de las mujeres) (1980). Resultó ser su última colaboración con Marcello Mastroianni como protagonista absoluto, y permanece como uno de los mejores trabajos del cineasta. Se ha escrito mucho sobre la figura femenina en el cine de este director. Inolvidables interpretaciones (Mastroianni, Ekberg, Ettore Manni).

E la nave va (Y la nave va) (1983). Ópera, cine de época, toques de surrealismo simbólico y vanguardia visual se entremezclan en la penúltima película del realizador que gozaron los espectadores de cine. Quizá no sea la mejor película de su director, pero revisándola hoy en día, uno percibe la serenidad con la que Fellini convivió durante sus últimos años de vida.

Ginger e Fred (Ginger y Fred) (1986). Sátira sobre la televisión, en que una pareja ya mayor de imitadores de Ginger Rogers y Fred Astaire acuden a un homenaje televisivo. Ginger Rogers demandó a Fellini por el título de la cinta, referencia obvia.

Intervista (Entrevista) (1987). Film documental donde se habla de Fellini y sus películas por gentes que trabajaron con él. Tiene su aquél, pero no es ninguna joya del cine documental.
La voce della luna (La voz de la luna) (1989). Con Roberto Benigni.

Como guionista:

Lo vedi come sei... Lo vedi come sei? de Mario Mattoli (1939)
Imputato alzatevi! de Mario Mattoli (1939)
Il pirata sono io! de Mario Mattoli (1940)
I cavalieri del deserto de Gino Talamo y Osvaldo Valenti (1940)
Avanti, c'è posto de Mario Bonnard (1942)
Quarta pagina de Nicola Manzari (1942)
Campo de' fiori de Mario Bonnard (1943)
Apparizione de Jean de Limur (1943)
L'ultima carrozzella de Mario Mattoli (1943)
Tutta la città canta de Riccardo Freda (1945)
Roma, ciudad abierta (Roma città aperta) de Roberto Rossellini (1945)
Chi l'ha visto? de Goffredo Alessandrini (1945)
Camarada (Paisà) de Roberto Rossellini (1946)
Il passatore de Duilio Coletti (1947)
Il delitto di Giovanni Episcopo de Alberto Lattuada (1947)
Senza pietà (Sin piedad) de Alberto Lattuada (1948)
El molino del Po (Il mulino del Po) de Alberto Lattuada (1948)
El amor (L'amore) de Roberto Rossellini (1948)
En nombre de la ley (In nome della legge) de Pietro Germi (1949)
Il cammino della speranza de Pietro Germi (1950)
Luces de variedades (Luci del varietà) (1950)
Francisco, juglar de Dios (Francesco, giullare di Dio) de Roberto Rossellini (1950)
La città si difende de Pietro Germi (1951)
Cameriera bella presenza offresi... de Giorgio Pastina (1951)
Il brigante di tacca del Lupo de Pietro Germi (1952)
El jeque blanco (Lo sceicco bianco) (1951)
Europa '51 de Roberto Rossellini (1951)
Los inútiles (I vitelloni) (1953)
L'amore in città (1953) — episodio Un'agenzia matrimoniale
La strada (1954)
Alma sin conciencia (Il bidone) (1955)
Las noches de Cabiria (Le notti di Cabiria) (1957)
Fortunella de Eduardo De Filippo (1958)
La dolce vita (1960)
Boccaccio '70 (1962) — episodio Le tentazioni del dottor Antonio
Fellini 8 ½ (8 e ½) (1963)
Julietta de los espíritus (Giulietta degli spiriti) (1965)
Tre passi nel delirio (1968) — episodio Toby Dammit
Block-notes di un regista (1969) — TV
Noches en la ciudad (Sweet Charity) de Bob Fosse (1969)
Satyricon (Fellini Satyricon) (1969)
I Clowns (1971)
Roma de Fellini (Roma) (1972)
Amarcord (1973)
Casanova (1976)
Prueba de orquesta (Prova d'orchestra) (1978)
La ciudad de las mujeres (La città delle donne) (1980)
Y la nave va (E la nave va) (1983)
Ginger y Fred (Ginger e Fred) (1986)
Entrevista (Intervista) (1987)
La voz de la luna (La voce della luna) (1990)