Narodil se v Bagherii poblíž Palerma. Zájem o divadlo a hraní projevil v 16 letech. Poté jej zaujala filmová tvorba, debutoval dokumentárním snímkem La minoranze etniche in Sicilia (Etnické menšiny v Sicílii), který zvítězil na filmovém festivalu v Salernu. Posléze pracoval pro RAI (Radiotelevisione Italiana) a v roce 1985 byl uveden jeho první celovečerní film Il Camorrista.

K jeho nejznámějším snímkům patří Bio Ráj (Nuovo Cinema Paradiso) z roku 1989, ve kterém se režisér vrací do svého rodného kraje na pohřeb svého dávného přítele. Film mu zajistil celosvětový úspěch a vyhrál Oscara za nejlepší cizojazyčný film, britskou filmovou cenu BAFTA, zvláštní cenu poroty Evropských filmových cen i zvláštní velkou cenu poroty na festivalu v Cannes. Nominace na Oscara za neanglicky mluvený film se dočkal i Tornatoreho film Starman - Výrobce hvězd (1995), který se odehrává na Sicílii 50. let. Rodinné drama Všem se daří dobře (1990) získalo cenu ekumenické poroty v Cannes. V posledních letech zaujalo i jeho drama o podivínském samotáři Nejvyšší nabídka, kde zazářil v hlavní roli Geoffrey Rush. Film se natáčel i v Praze. Monica Bellucci dostala velkou příležitost v Tornatoreho snímku Maléna (2000), kde ztvárnila ženu, jež svou zneklidňující krásou rozbije klid malé vesničky.

V roce 2017 ho herečka Miriana Trevisanová nařkla ze sexuálního obtěžování při natáčení.