Kluczowe dla jego aktorskich dokonań były wszakże dwa filmy: „Słodkie życie" oraz „8 i pół", oba w reżyserii Federico Felliniego. Pierwszy był przełomem w jego karierze, a scena, którą zagrał z Anitą Ekberg w rzymskiej fontannie di Trevi, przeszła do historii kina, czyniąc go międzynarodową gwiazdą o wizerunku playboya. Z kolei Marcello Mastroianni uważał, że najpiękniejszym filmem, w którym zarazem zagrał siebie i każdego mężczyznę, było „8 i pół". Przyjaźń Felliniego i Mastroianniego przynosiła fantastyczne artystyczne efekty.
Był jak kameleon, przeobrażanie się przychodziło mu niezwykle łatwo. Talenty te odkrył w nim Luchino Visconti, który przez 10 lat uczył go aktorskiego rzemiosła w swoim teatrze, dając przy okazji inspirację do rozwoju intelektualnego.
Przepowiedział mu też proroczo karierę filmową, o której Mastroianni nawet nie śmiał marzyć w tamtym czasie. Do zawodu trafił bowiem dość przypadkowo, chodząc na zajęcia z architektury dla rozrywki, a dnie spędzając na urzędniczej posadzie. A potem stawał przed kamerą u najlepszych: u Viscontiego, Antonioniego, Scoli czy Altmana. Był trzykrotnie nominowany do Oscara, zdobył dwie Złote Palmy w Cannes, statuetkę BAFTA i Złoty Glob. -
Nie miał w sobie ani cienia pychy i nie zachowywał się nigdy jak gwiazdor – wspominają koledzy aktorzy, z którymi grywał. Role przyjmował ze względu na osobowość reżysera, a nie własną karierę.
Nie lubił bezczynności, wędrował z planu na plan. - Ujmowała mnie jego uprzejmość – przyznaje Marina Vlady, aktorka. – Do tego był wyjątkowo zrównoważony jak na aktora.
