È stato un compositore. Allievo di Petrassi, ma anche suonatore di tromba in orchestrine da ballo, si divide sin dall'inizio tra una libera adesione al serialismo (Musica per 11 violini, 1958) e la musica leggera. Approdato alla musica per film, diviene celebre con i western di Sergio Leone (da Per un pugno di dollari, 1964, a Giù la testa, 1971) e per i duraturi sodalizi con registi come Bertolucci, Bellocchio, Pontecorvo, Pasolini, Montaldo, Bolognini, Petri, Verneuil, Argento, Tornatore, i fratelli Taviani, Joffé, De Palma, per un totale di moltissime colonne sonore, nelle quali, fra momenti di ripetitività, spiccano interessanti episodi di sperimentalismo. Ricordiamo tra le tante I pugni in tasca (Marco Bellocchio, 1965), La battaglia di Algeri (Gillo Pontecorvo, 1966), Uccellacci e uccellini (Pier Paolo Pasolini, 1966).
Tra i suoi tratti più riconoscibili c'è l'uso della voce umana. Spesso si tratta di una voce di donna (Edda Dell'Orso) come in C'era una volta il West (Sergio Leone, 1968), a volte incalzante, come in Metti una sera a cena (Giuseppe Patroni Griffi, 1969), o ancora in C'era una volta in America (1984), e Bugsy (Barry Levinson, 1991).
Sul versante colto, oltre all'adesione nel '65 al gruppo Nuova Consonanza e all'alea, si segnala dagli anni '70 una crescente produzione da concerto, caratterizzata da eclettica commistione di stili e da una vena lirico-sarcastica: Secondo Concerto per flauto, violoncello e orchestra (1985), Riflessi per violoncello (1990), Ut per tromba, percussione e orchestra d'archi (1991).
Riceve due nominations all'Oscar per Mission (Roland Joffe, 1986) e Gli intoccabili (Brian De Palma, 1989).
L'Oscar alla carriera nel 2007 è stato il compimento di un lunghissimo percorso fatto di musica creata soprattutto per il cinema, che è proseguito ancora con Quentin Tarantino per The hateful Eight, la colonna sonora che gli fa conquistare il Golden Globe e l'Oscar nel 2016.
Morricone ha vinto anche tre Grammy Awards, quattro Golden Globes, sei BAFTA, dieci David di Donatello, undici Nastri d'argento, due European Film Awards, un Leone d'Oro alla carriera e un Polar Music Prize. Insignito dal Capo dello Stato Sergio Mattarella del titolo di Cavaliere di Gran Croce dell'Ordine al Merito della Repubblica Italiana, nel 2020 ha ricevuto anche il prestigioso Premio Principessa delle Asturie per le arti.
Molti i libri che raccontano la sua vita, la sua musica e la sua carriera, alcuni scritti da lui stesso, spesso a quattro mani, come: Lontano dai sogni (con Antonio Monda, pubblicato nel 2010 da Mondadori); La musica e oltre. Colloqui con Ennio Morricone (di Donatella Caramia, Morcelliana 2012); Inseguendo quel suono. La mia musica, la mia vita. Conversazioni con Alessandro De Rosa (Mondadori 2016); Ennio. Un maestro. Conversazione con Giuseppe Tornatore (HarperCollins 2018).
Scompare a Roma nel luglio 2020.