Antonello Venditti nasce a Roma, figlio del molisano Vincenzo Italo Venditti, un ufficiale di polizia che nel 1968 diventerà vice prefetto di Roma, e Wanda Sicardi, una professoressa. Nella canzone Mio padre ha un buco in gola ha descritto in maniera sarcastica la sua famiglia: il padre, infatti, aveva subito una ferita alla gola nella Seconda guerra mondiale (un proiettile gli rimbalzò sulla fibbia della cinta e si conficcò nella sua gola), mentre della madre, insegnante di latino e greco, canta "mia madre è professoressa, o meglio è una professoressa madre, mi ha dato sempre 4 anche se mi voleva bene".

Durante l'adolescenza ha problemi di obesità, arrivando a pesare 90 chili ("ed io crescevo bene, grasso come un maiale", canta sempre in Mio padre ha un buco in gola); nello stesso periodo, spinto dalla famiglia, impara a suonare il pianoforte e, a 16 anni, scrive le sue prime tre canzoni: Sora Rosa (la prima in assoluto), Lontana è Milano e Roma capoccia.

L'occasione di farle ascoltare in pubblico arriva alla fine degli anni sessanta con la partecipazione alle attività del celebre locale romano Folkstudio, assai importante per la formazione dei giovani autori e la crescita musicale della città (vi suonò anche Bob Dylan nel 1963). In questo locale conosce molti altri cantautori e musicisti tra cui Francesco De Gregori e Rino Gaetano.

È proprio con De Gregori e la collaborazione di Giorgio Lo Cascio ed Ernesto Bassignano (i "Quattro ragazzi con la chitarra e un pianoforte sulla spalla" citati anni dopo in Notte prima degli esami) che Antonello comincia ad esibirsi al Folkstudio in uno spazio del programma denominato "I giovani del folk": questa diventa poi anche la denominazione usata dai quattro per le esibizioni nel resto d'Italia.

Nel 1971 Venditti debutta come autore: la It pubblica infatti il 45 giri del gruppo Le Impressioni, Il prete rosso, che sul lato B ha la canzone E' la fine della vita, scritta da Venditti.

Nel 1972, complice un viaggio premio in Ungheria, a cui Lo Cascio rinuncia, Venditti e De Gregori decidono di costituire un duo, e riescono ad ottenere un contratto con la It di Vincenzo Micocci: il primo e unico album del duo, pubblicato nel giugno del 1972, porta l'enigmatico titolo di Theorius Campus, che è in realtà anche il nome del duo (non essendo presenti sulla copertina i nomi dei due cantautori): raccoglie alcune canzoni già presentate al Folkstudio, e per quel che riguarda Venditti alcune di queste entreranno in pianta stabile nel suo repertorio concertistico, come Ciao uomo (pubblicata anche su 45 giri), la celeberrima Roma capoccia e Sora Rosa, già registrata qualche mese prima da Edoardo De Angelis nel suo disco Il paese dove nascono i limoni, inciso insieme a Stelio Gicca Palli.

Micocci decide di dare fiducia a Venditti, e gli propone la registrazione di un disco da solista, L'orso bruno, che viene pubblicato dalla It nell'aprile del 1973.

De Gregori collabora al disco scrivendo insieme all'amico il testo di L'ingresso della fabbrica; il modello di riferimento è Elton John, e gli arrangiamenti delle canzoni, curati da Vince Tempera, si rifanno esplicitamente al lavoro effettuato da Paul Buckmaster con il cantautore britannico, specialmente nella title track o nella già citata L'ingresso della fabbrica (dove è addirittura presente all'inizio una citazione con il pianoforte di Your song di Elton John).

Altri brani significativi dell'album sono E li ponti so' soli, cantata in dialetto romanesco, Lontana è Milano, storia di emigrazione, e Il mare di Jan, con la citazione nel finale dello slogan del '68 "C'est ne qu'un debut, continuons le combat".

Tra i musicisti che collaborano al disco da citare gli altri componenti, con Tempera, dei The Pleasure Machine, e cioè il batterista Ellade Bandini e il bassista Ares Tavolazzi.

Dello stesso periodo è un'esibizione al Teatro dei Satiri a Roma, dove propone la canzone A Cristo che gli vale una denuncia da un maresciallo delle Guardie di Pubblica Sicurezza presente in sala per vilipendio alla religione di stato, con il conseguente arresto.

Passato alla casa discografica RCA, Venditti realizza, Le cose della vita (1973), registrato da solo con il pianoforte e una tastiera eminent, in cui ripropone una versione molto più scarna dell'originale di E li ponti so' soli, una canzone già cantata da Patty Pravo, Le tue mani su di me, e sei brani nuovi, tra i quali particolarmente significativi sono, oltre alla title track, Il treno delle 7 e Mio padre ha un buco in gola, invettiva-sfogo sulla sua famiglia.

Nello stesso anno Venditti diventa produttore di due dischi, La mia donna dell'amico Giorgio Lo Cascio e Blue morning del gruppo omonimo (in cui suona un giovanissimo Roberto Ciotti).

Il 1974 è l'anno di Quando verrà Natale, registrato con la collaborazione dei Cyan, che riscuote un buon successo grazie a brani come Marta e Campo de' fiori (inciso, nello stesso periodo, anche dalla Schola Cantorum, il gruppo vocale di Edoardo De Angelis); anche una canzone di questo disco viene incisa da Patty Pravo, Ora che sono pioggia.

Il 1975 è l'anno del successo di Lilly, con cui Venditti arriva al primo posto della hit-parade sia dei 33 giri che dei 45: in effetti questo è sicuramente l'album più completo tra quelli della prima fase della sua carriera, e affianca a canzoni in dialetto romanesco (Santa Brigida, orchestrata magistralmente da Giuseppe Mazzucca e Nicola Samale) ballate acustiche come Attila e la stella e canzoni ironiche come Penna a sfera (attacco di Venditti al giornalista di Ciao 2001 Enzo Caffarelli, che lo aveva attaccato dalle pagine del suo giornale).

Per la prima volta appare una canzone sui ricordi del liceo, Compagno di scuola, mentre la title track è triste storia di droga; completa il disco Lo stambecco ferito, una storia ispirata alle vicende di Felice Riva.

Dopo un successo di vendite di tal genere è sempre difficile ripetersi, e il disco seguente, Ullalla, pubblicato ad ottobre del 1976, non ci riesce: in realtà il disco è molto bello, tenta di staccarsi musicalmente dal precedente (grazie soprattutto alla presenza di Ivan Graziani, che suona le chitarre e cura gli arrangiamenti), le canzoni affrontano tematiche importanti, come il compromesso storico in Nostra signora di Lourdes, o il disastro ambientale causato dall'Icmesa nell'agosto del 1976 con la nube tossica di diossina nella bella Canzone per Seveso; nella parte finale di "Per sempre giovane" venditti inserisce un pezzo di "Born to run" di Bruce Springsteen.

Anche il 45 giri estratto dall'album, Maria Maddalena, non riscuote un buon successo di vendite, pur essendo una bella canzone (sicuramente, però, non all'altezza di Lilly): è appunto questo insuccesso a rovinare il rapporto tra il cantautore e la RCA, per cui Venditti firma un nuovo contratto discografico con la Philips, che pubblica il fortunatissimo Sotto il segno dei pesci (1978) e Buona domenica (1979); in questi due album si palesa un cambiamento di linguaggio, i testi si fanno più semplici e diretti, rispetto ai toni particolarmente "accorati" e "arrabiati" dei primi lavori; musicalmente suonano in entrambi i dischi il gruppo degli Stradaperta.

Nel 1982 fonda una sua etichetta, la "Heinz Music", distribuzione Ricordi (poi Bmg), con cui ha pubblicato negli anni Ottanta: Sotto la pioggia (1982), Cuore (1984), Venditti e segreti (1986). Importanti sono anche i due live registrati al Circo Massimo di Roma, Circo Massimo (1983) e Centocittà (1985). Gli anni '80 si concludono con un grandissimo successo di vendite: In questo mondo di ladri (1988).

Sono degli anni Novanta gli album Benvenuti in paradiso (1991), Prendilo tu questo frutto amaro (1995), Goodbye Novecento (1999). Gli ultimi lavori sono: "Live Circo Massimo 2001" (2001), Che fantastica storia è la vita (2003), Campus live (2004). Nel Novembre del 2006 esce la sua antologia più completa, un cofanetto di 3 CD intitolato Diamanti.

Dell'album Benvenuti in paradiso (1991), va ricordata la canzone Dolce Enrico dedicata ad Enrico Berlinguer, il segretario del PCI morto nel 1984.

La polivalenza e la capacità di spaziare fra temi diversi come il disagio dei giovani (Lilly del 1975 parla del problema della droga), la descrizione di momenti politico-sociali (Sotto il segno dei pesci, Sara (1978) e Modena, (1979), quest'ultima impreziosita dall'assolo del sassofonista Gato Barbieri), l'amore per il calcio e per la propria città (Roma capoccia (1972), Roma Roma Roma (1975) , Grazie Roma, (1983), la satira politica (L'ottimista (1984), Il sosia, (2003), chiare caricature rispettivamente di Bettino Craxi e di Silvio Berlusconi), l'amore (Ci vorrebbe un amico, Ricordati di me, Settembre, Mitico amore), hanno fatto di Antonello Venditi uno dei cantautori più noti e più amati dal pubblico italiano.