L’incontro tra Montaldo e il cinema avviene grazie a Carlo Lizzani che lo sceglie come attore nel film Achtung! Banditi! (1951), e con il quale collaborerà anche come aiuto regista in Esterina (1959). A partire dalla seconda metà degli anni Cinquanta diventa l'aiuto regista di Gillo Pontecorvo, per La Grande strada azzurra (1957), Kapò (1960) e La Battaglia di Algeri (1966). Il suo primo film da regista risale al 1961 quando dirige Tiro al piccione, seguito da La Moglie svedese, uno degli episodi del film Extraconiugale (1964) e da Una Bella Grinta (1964). I film di Montaldo raccontano cambiamenti e difficoltà di una società in continua evoluzione, incapace di accettarli. È da qui che nasce il successo di film come Gott mit uns (1969), Sacco e Vanzetti (1971), Giordano Bruno (1973) e L'Agnese va a morire (1976). Nel 1979 dirige Il Giocattolo, mentre nel 1982 produce lo sceneggiato Marco Polo che vince l’Emmy Award per la miglior serie televisiva. Sempre negli anni Ottanta dirige Gli Occhiali d'oro (1987) e Il Giorno prima (1987). Giuliano Montaldo è anche un grande regista di rappresentazioni di opere liriche come Turandot (1983 e 1999), Pipistrello (1984), Bohème (1994), Otello (1994), Il flauto magico (1995), Nabucco(1997) e Un ballo in Maschera (1998). Tra i film realizzati negli anni Novanta, Tempo di uccidere (1990), Ci sarà una volta (1992) e Le Stagioni delle aquile (1997). Montaldo è stato anche presidente di RAI cinema ed è direttore di importanti rassegne e premi cinematografici.
Il suo ritorno al cinema è previsto per il 24 aprile con il film "I Demoni di San Pietroburgo"
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"I DEMONI DI SAN PIETROBURGO"