Нанни Моретти родился в городе Брунико, но с детства живет в Риме. В школе занимался водным поло и был членом юниорской сборной Италии. В 1973 купил на свои деньги камеру «Super-8» и вместе с друзьями занялся производством любительских фильмов. Первая профессиональная картина Моретти — Ecce bombo — появилась в 1978 году и принесла режиссёру известность в Италии.
Уже первая его картина Ecce bombo была включена в конкурс фестиваля в Каннах. Всего Моретти шесть раз принимал участие в этом фестивале, в 2001 году получив главный приз — «Золотую пальмовую ветвь». Режиссер известен по своим эксцентрическим комедиям, зачастую он снимает сам себя в главной роли в своих фильмах. За это он получил от журналистов звание «итальянского Вуди Аллена».
Кроме того, Моретти является политическим активистом, поддерживает левых и выступает против Сильвио Берлускони. Моретти принял участие в массовых акциях протеста против правительства Берлускони в сентябре 2002 года, в своём фильме «Кайман» (2006) он вывел пародийный образ этого политика. Режиссёр владеет собственным кинотеатром под названием «Cinema Nuovo Sacher» в Риме.
В 2011 году Нанни на Каннском кинофестивале продемонстрировал новую кинокартину «У нас есть Папа!» (Habemus Papam). Новый фильм режиссера, наделавший шуму в Италии, а теперь представленный в конкурсе Канн, не все разделяют желание властолюбивой старухи. «Habeus papam» (дословно «У нас есть папа», латинская формула, произносимая с ватиканского балкона после избрания нового понтифика) начинается со смерти прежнего главы католической церкви. «Habeus papam» — возвращение Моретти к «авторскому мейнстриму» и популярности: критика со стороны Ватикана моментально сделала фильм хитом на родине.