Ֆեդերիկո Ֆելինին ծնվել է 1920թ. հունվարի 20-ին Ռիմինիում, Նրա ծնողները՝ Ուրբանո Ֆելինին և Իդա Բարբիանին, 1918 թ. ամուսնացան Հռոմում, որից հետո տեղափոխվեցին Ռեմինի, որտեղ հայրը սկսեց աշխատել որպես շրջիկ գործակալ։ Ֆեդերիկոյի ընտանիքում կային ևս երկու զավակներ՝ Ռիկարդոն և Մարիա Մադալենան։ Ֆեդերիկոն մանուկ հասակում սիրում էր ներկայացումներ կազմակերպել. դիմակներ էր պատրաստում, տիկնիկներ նկարազարդում, կոստյումներ կարում։ Մեծ տպավորություն նրա վրա գործեց հյուրախաղի եկած կրկեսը։ Ֆելինին ստացել է դասական կրթություն՝ ավարտելով Ֆաոյի վանական դպրոցը։ 1937թ. նա տեղափոխվեց Ֆլորենցիա, որտեղ սովորում էր որպես լրահաղորդ և գումար վաստակում իր բարեկամ Դեմոս Բոնինիի «Ֆեբո» ձեռնարկությունում՝ աշխատելով որպես ծաղրանկարիչ։ 1938թ. Ֆելինին եկավ Հռոմ։ Ապրում էր կայարանից ոչ հեռու՝ կահավորված սենյակում՝ հարևան լինելով չինացի առևտրականներին, գողերին և մարմնավաճառներին։ Իր նիհարության համար Ֆելինին ստացավ «Գանդի» մականունը։ Այդ ժամանակ նա գումար էր վաստակում՝ նկարելով ամսագրերի և թերթերի համար նկարներ, տեքստեր գրելով վարյետեի (թեթև ժանրի թատրոն), գովազդի և ոչ մեծ ռադիոբեմադրությունների համար: 1938-1942թթ. Ֆելինին հրատարակվում է «Մարկ Ավրելի» կատակերգական ամսագրում, որը հայտնի էր իր հակաֆաշիզմով։ Նախքան նրա՝ սցենարներ գրել սկսելը լույս էին տեսել նրա մոտ յոթ հարյուր ստեղծագործություններ: Բանակում ծառայելուց խուսափելու համար նա ստիպված էր հիվանդություններ ձևացնել։ 1943թ. Հռոմի ռադիոներից մեկով հնչում էին Ֆեդերիկո Ֆելինի կողմից գրված հետաքրքրական հաղորդումներ Չիկո և Պոլինա սիրահարվածների կյանքի մասին։ Շուտով Ֆելինիին առաջարկեցին ցուցադրել այդ պատմությունները էկրանի վրա, և նա իր վրա վերցրեց բեմադրությունը։ Դերակատարներից մեկը հմայիչ Ջուլիետա Մազինան էր: Նա դարձավ Ֆեդերիկո Ֆելինիի միակ կինը։ Վերջինս համարում էր նրան իր ներշնչանքի գլխավոր աղբյուրը։ Հարսանիքից մի քանի շաբաթ հետո Ջուլիետան հղիացավ, բայց հանկարծակի վայր ընկնելուց վիժում տեղի ունեցավ։ 1945թ. մարտին Ֆելինին տղա ունեցավ, որին անվանեցին հոր պատվին։ Բայց փոքրիկ Ֆեդերիկոն շատ թույլ էր և ծննդից երկու շաբաթ հետո մահացավ։ Ֆելինիների ընտանիքը այլևս երեխա չունեցավ։

Երբ Հռոմ մտան սովետական զորքերը, Ֆելինին իր ընկերոջ հետ փոքրիկ կրպակում զբաղվում էր հաղթանակողների զավեշտների առևտրով։ Մի անգամ նրանց մոտ մտավ Ռոբերտո Ռոսելինին։ Նա պատրաստվում էր կարճամետրաժ ֆիլմ նկարահանել հռոմեացի քահանայի՝ դոն Մորոզինիի մասին, որը գնդակահարվել էր գերմանացիների կողմից։ Ֆելինին ընդարձակեց թեման և Սերջո Ամիդեիի ու Ռոբերտո Ռոսելինիի հետ գրեց «Հռոմը բաց քաղաք է» (Rome, Open City) ֆիլմի սցենարը։ Այն մեծ հաջողություն ունեցավ։ Ֆիլմը հիմք դրեց նեոռեալիզմին։ Ֆեդերիկոն դարձավ հանրահայտ սցենարիստ։ Նա գրեց ևս մի քանի սցենարներ, որոնցից է Ռոբերտո Ռոսելինիի «Փայզա» (Paisan) ֆիլմի սցենարը։ Նաև Ֆելինին 1948թ. նկարահանվեց Ռոբերտո Ռոսելինիի «Սեր» (L'amore) կինոնկարում։ 1950թ. Ֆելինին Ալբերտո Լատուադայի հետ բեմադրում է իր առաջին ֆիլմը՝ «Վարյետեի լույսերը» (Variety Lights)։ 1952թ. գրեց նոր ֆիլմի՝ «Սպիտակ շեյխ» (The White Sheik) սցենարը, որի ռեժիսորը պետք է լիներ Անտոնիոնին, բայց վերջինս հրաժարվեց նկարահանել այդ սցենարով։ Այդ պատճառով Ֆելինին ֆիլմն ինքը նկարահանեց։ Այս ֆիլմը հաջողություն չունեցավ, բայց հաջորդ երկուսը՝ «Մամայի բալիկները» (I Vitelloni) և «Սերը քաղաքում» (Love in the City), հասարակության և քննադատների կողմից ավելի ջերմ ընդունվեցին։ «I Vitelloni» ֆիլմը Վենետիկի կինոփառատոնի ժամանակ 1953թ. ստացավ «Արծաթե առյուծ» մրցանակը։