Vero nome Agostino. Figlio di un commerciante di pasta. Giovanissimo si trasferisce a Roma e negli anni 1937-38 intraprende la carriera di attore iscrivendosi al Centro Sperimentale di Cinematografia. Capisce quasi subito che il suo posto è dietro e non davanti la macchina da presa. Inizia così a produrre film. Nel 1940 realizza L'ultimo combattimento di Pietro Ballerini, ma il primo vero successo arriva l'anno seguente con L'amore canta di Fernando Maria Poggioli.

Dopo essere divenuto produttore esecutivo della Lux film comincia ad imporre la sua intuitività nella scelta dei copioni. Produce Riso Amaro di Giuseppe De Santis (1948), Napoli milionaria di Eduardo De Filippo (1950), Dov'è la libertà…? di Roberto Rossellini (1952), Miseria e nobiltà di Mario Mattoli (1954), La grande guerra di Mario Monicelli (1959).

Nel 1948 con Carlo Ponti costituisce la Ponti-De Laurentis con studi propri. Producono il primo film a colori realizzato in Italia Totò a colori (1952) per la regia di Steno, Europa '51 di Roberto Rossellini (1952), Anni facili di Luigi Zampa (1953), La strada e Le notti di Cabiria (1957) entrambi di Federico Fellini - ambedue premi Oscar per il miglior film straniero. Nel 1957 sposa l'attrice Silvana Mangano - morta nel 1989. Dal loro matrimonio nasce una figlia Raffaella, che attualmente collabora con il padre.

Ricordando questo periodo di enorme successo per il cinema italiano De Laurentiis afferma che "il neorealismo fu inventato dai giornali. L'industria italiana del cinema era così povera che non c'erano soldi per gli studios, per creare dei set, per andare dappertutto. Così si doveva girare tutto per strada".

Costruisce gli studi di Dinocittà nei dintorni di Roma, dove produce numerosi film: Guerra e pace di King Vidor (1956) con Henry Fonda e Audrey Hepburn, Barabba di Richard Fleischer (1961) con Anthony Quinn, La Bibbia di John Huston (1966) con George C. Scott, Ava Gardner, John Huston e Peter O'Toole, Lo sbarco di Anzio di Duilio Coletti (1968) con Robert Mitchum e Waterloo di Sergej Bondarcuk (1970) con Rod Steiger e Orson Welles.

Negli anni '70 quando il cinema italiano viene penalizzato dalla legge che concede i sussidi solo ai film con il 100% di produzione italiana, si trasferisce negli Stati Uniti.

Anche in America produce pellicole di enorme successo: I tre giorni del Condor di Sidney Lumet (1975), Il giustiziere della notte di Michael Winner (1974), i remake di King Kong di John Guillermin (1976) e di Il Bounty di Roger Donaldson (1984) con Mel Gibson oltre a L'anno del dragone di Michael Cimino (1975).

Nel 1990 realizza Ore disperate di Michael Cimino, nel 1992 Body of evidence di Uli Edel con la rockstar Madonna.

Tra le pellicole più recenti Hannibal di Ridley Scott - continuazione dell'altrettanto famoso Il silenzio degli innocenti di Jonathan Demme (1991) - con Anthony Hopkins e U-571 di Jonathan Mostow, attualmente nelle sale americane.

In 60 anni di carriera produce oltre 600 film in varie vesti produttive; riceve 33 candidature e più di 59 premi internazionali. Il 25 marzo 2001 gli viene consegnato l'Oscar alla carriera.

Ad Hollywood lo chiamano "il Cecil B. De Mille italiano"