Pinelli syntyi vuonna 1908 Torinossa ja eli läpi merkittävät historiallisen ajan muutokset Italiassa, kuten fasistihallinnon ja toisen maailmansodan. Hän aloitti uransa juristina, mutta siirtyi myöhemmin näytelmäkirjailijaksi ja käsikirjoittajaksi, ja hänen yhteistyönsä Fellinin kanssa alkoi 1950-luvulla. Pinelli kuului ryhmään käsikirjoittajia, joiden kanssa Fellini kehitti ideoita ja työstettiin elokuvien käsikirjoituksia yhdessä, mikä oli poikkeuksellista eurooppalaisessa elokuvakulttuurissa.
1960-luvun puolivälissä Pinellin ja Fellinin yhteistyö väheni, kun Fellini alkoi työstää omia, enemmän henkilökohtaisia projektejaan. Vaikka Pinelli ei ollut enää mukana myöhemmissä elokuvissa, hänen roolinsa Fellinin varhaisessa urassa oli merkittävä, ja hän oli osa elokuvanteon tiimiä, joka vaikutti merkittävästi italialaiseen elokuvaan.
Tullio Pinelli teki yhteistyötä myös muun muassa Mario Monicellin kanssa. Hänen aviopuolisonsa oli näyttelijätär Madeleine LeBeau.
Käsikirjoittajana elokuvissa ja televisiosarjoissa (kronologisessa järjestyksessä)