Джанкарло Джанніні народився 1 серпня 1942 року у місті Ла-Спеція району Лігурія на північному заході Італії. Спочатку він цікавився електронікою, і впродовж 10 років вивчав її в Неаполі, потім його зацікавила акторська майстерність, задля чого він вступив у 18-річному віці до у Римі. Дебютував на сцені у 1961 році в ролі Пака в шекспірівській п'єсі «Сон літньої ночі». У 1965 році зіграв першу невелику роль у кіно (фільм «I criminali della metropoli»).
Став відомим завдяки ролям у низці фільмів Ліни Вертмюллер, з якою він почав працювати на початку 1960-х років, спочатку граючи ролі другого плану, а згодом і головні ролі. Ліна Вертмюллер задіяла його майже в усіх своїх стрічках, найпомітніший з яких — «Паскуаліно „Семеро красунь“» (1976). За роль ув'язненого концтабору, що принижується задля виживання, Джанкарло отримав «Оскар» у номінації за найкращу чоловічу роль (1977).
У 1968 році дебютував в американському кіно, знявшись у воєнній драмі «Анціо» та через рік у стрічці «Тайна Санта-Вітторії» (реж. Стенлі Крамер). Починаючи з 1970-х працював винятково в Італії, знімаючись здебільшого у стрічках Ліни Вертмюллер. Роль італійського сільського простака, чиї плани про вбивство Беніто Муссоліні виявляються нездійсненими через кохання до повії у «Фільмі про кохання та анархію» 1973 року принесла акторові визнання Каннського кінофестивалю де він отримав Золоту пальмову гілку у номінації «Найкращий актор»..
Окрім Ліни Вертмюллер знімався також у таких відомих режисерів, як Лукіно Вісконті («Невинний», 1976), Райнер Вернер Фассбіндер («Лілі Марлен», 1980), Ф. Ф. Копполи («Нью-йоркські історії», 1989).
З початку 1980-х почав працювати дублером, озвучуючи для італійського кіноринку акторів у голлівудських стрічках.
