Guadagnino, Sohn einer Algerierin und eines Italieners, wuchs einige Jahre in Äthiopien auf. Er besuchte die Universität La Sapienza in Rom und wurde mit einer Arbeit über Jonathan Demme promoviert. Nach zwei Kurzfilmen legte er 1999 mit The Protagonist sein Spielfilmdebüt vor, das auf dem Internationalen Filmfestival Mannheim-Heidelberg Premiere hatte und mit nur wenigen Kopien in die Kinos kam.

Seinen Durchbruch hatte Guadagnino 2005 mit der Verfilmung eines Romans von Melissa Panarello, Melissa P. Der folgende Io sono l'amore, erneut mit Tilda Swinton,[3] war 2009 für einen Golden Globe nominiert. 2011 inszenierte Guadagnino für eine britische Produktionsgesellschaft Corsica '72, eine Romanze mit mafiösen Bezügen. Im gleichen Jahr hatte er sein Debüt als Opernregisseur mit einer Inszenierung der Oper Falstaff von Giuseppe Verdi im Teatro Filarmonico di Verona.

A Bigger Splash aus dem Jahr 2015 ist eine Neuverfilmung von Der Swimmingpool von 1969. Im Mai und Juni 2016 drehte Guadagnino in Norditalien die Romanverfilmung Call Me by Your Name. Danach fanden von Oktober bis Dezember 2016 in Berlin Dreharbeiten zu seinem Remake von Dario Argentos Suspiria statt.

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