פליני הצליח לבסוף להתחמק מהגיוס כאשר מתקפה אווירית של בנות הברית על בולוניה, השמידה את הרישומים הרפואיים שלו. פליני וג'ולייטה התחבאו בדירה של דודתה עד נפילתו של מוסוליני ב-25 ביולי 1943. לאחר שיצאו יחד במשך תשעה חודשים, התחתן הזוג ב-30 באוקטובר 1943. כמה חודשים לאחר מכן, נפלה מזינה במדרגות וסבלה מלידה מוקדמת. היא ילדה בן, פיירפדריקו, ב-22 במרץ 1944, אך הילד מת מדלקת המוח שלושה שבועות לאחר מכן. לטרגדיה היו השלכות רגשיות ואמנותיות מתמשכות על פליני.
התמחות נאו-ריאליסטית.
לאחר שחרור רומא על ידי בנות הברית ב-4 ביוני 1944, פתחו פליני ואנריקו דה סיטה (Enrico De Seta) חנות בשם "הפרצופים המצחיקים", שסייעה להם לשרוד את המיתון שלאחר המלחמה בציור קריקטורות של חיילים אמריקאים. פליני היה מעורב ביצירת הנאו-ריאליזם האיטלקי כאשר רוברטו רוסליני, שעבד על התסריט של "רומא עיר פרזות" (הנחשב כסרט הראשון בנאו-ריאליזם), פגש את פליני בחנות שלו וביקש ממנו לכתוב בדיחות ודיאלוגים לתסריט. מודע למוניטין של פליני כמוזה היצירתית של אלדו פבריצי, רוסליני גם ביקש ממנו לנסות ולשכנע את השחקן לגלם את דמותו של האב ג'וזפה מורוזיני, כומר קהילה ואיש מחתרת, שהוצא להורג על ידי ה-SS ב-4 באפריל 1944.
ב-1947, היו פליני וסרג'ו אמידאי (Sergio Amidei) מועמדים לפרס אוסקר לתסריט המקורי הטוב ביותר עבור התסריט ל"רומא עיר פרזות".
בעת שעבד כתסריטאי ועוזר במאי של רוסליני על "פאיזה" ב-1946, הופקד פליני על צילום הסצנה במאיורי בסיציליה. בפברואר 1948, התוודע למרצ'לו מסטרויאני, שחקן תיאטרון צעיר באותה עת, שהופיע במחזה יחד עם ג'ולייטה מזינה. לאחר שקשר יחסי עבודה קרובים עם הבמאי אלברטו לטואדה, עזר פליני לכתוב את התסריטים ל"ללא רחמים" (Senza pietà) ול"התחנה על נהר הפו" (Il mulino del Po). פליני גם עבד עם רוסליני על סרט האנתולוגיה "L’Amor" (1948), שהורכב משני קטעים. בקטע "הנס" כתב פליני את התסריט יחד עם רוסליני ואף שיחק בקטע זה את דמותו של נווד המתחזה לקדוש ומעבר איכרה שגולמה על ידי אנה מניאני.
סרטיו המוקדמים.
ב-1950 הפיקו וביימו במשותף פליני ולטואדה את סרטו הראשון באורך מלא של פליני, "אורות הוורייטה" (Luci del varietà). הייתה זו קומדיה שעסקה בעולם שמאחורי הקלעים בלהקת תיאטרון וודוויל נודדת. בתפקידים הראשיים שיחקו פפינו דה פיליפו, ג'ולייטה מזינה ואשתו של לטואדה, קרלה דל פוג'ו (Carla del Poggio). הביקורות הרעות וההפצה המוגבלת של הסרט היוו אסון כלכלי לכל הנוגעים בדבר. חברת ההפקות פשטה את הרגל והשאירה את פליני ואת לטואדה בחובות שהיה עליהם להחזיר במשך עשור. בפברואר 1950, קיבל "פאיזה" מועמדות לאוסקר על התסריט מאת רוסליני, סרג'ו אמידאי ופליני.
בספטמבר 1951 התחיל פליני את ההפקה על "השייח' הלבן" (Lo sceicco bianco), הסרט הראשון באורך מלא בבימויו הבלעדי. הסרט, בכיכובו של אלברטו סורדי הוא קומדיה רומנטית שהתבססה על גרסה ראשונית שנכתבה על ידי מיכלאנג'לו אנטוניוני ב-1949 והתבסס על הפוטו רומן האיטלקי - חוברות אנימציה מצולמת שכללו עלילות רומנטיות והיו פופולריות באותה תקופה. המפיק קרלו פונטי הפקיד בידי פליני וטוליו פינלי (Tullio Pinelli) את כתיבת התסריט, אך אנטוניוני דחה את הסיפור שהם פיתחו. יחד עם אניו פלאיאנו (Ennio Flaiano), הם עיבדו את החומר לסאטירה קלילה על זוג שזה אך נישא (בגילומם של לאופולדו טרייסטה (Leopoldo Trieste), וברונלה בובו (Brunello Bovo)), המגיע לרומא כדי לפגוש את משפחת החתן ולצפות במיסה של האפיפיור. מסכת המכובדות של החתן נהרסת במהרה על ידי אובססיית הכלה ל"שייח' הלבן" - דמות דמיונית מהפוטו רומן (מגולם על ידי אלברטו סורדי). המוזיקה לסרט הולחנה על ידי נינו רוטה והיה זה שיתוף הפעולה הראשון שלהם שנמשך עוד שנים ארוכות (עד חזרת התזמורת (1978). הסרט נבחר תחילה לפסטיבל קאן אך לאחר מכן נמשך מהתחרות. לאחר שהוקרן בפסטיבל הסרטים של ונציה הוא נקטל על ידי הביקורות שתארו אותו כ"אווירה של משחק כדורגל". מבקר אחד הצהיר שלפליני אין ולו הכישרון המזערי הנדרש לבימוי קולנוע.
ב-1953, יצא למסכים סרטו השני, "הבטלנים". הסרט - קומדיה העוקבת אחר חייהם של חמישה צעירים המעבירים את זמנם בעצלתיים בכפרם הקטן שעל שפת הים ליד רימיני, זכה לאהדת המבקרים ולהצלחה בקרב הציבור. הסרט זכה באריה הכסף - פרס הבמאי הטוב ביותר בפסטיבל ונציה ובעקבות כך השיג פליני הפצה בינלאומית ראשונה.
מעבר מניאו ריאליזם לסרטי הדור החדש.
פליני ביים את "לה סטרדה" (La strada) על פי תסריט שכתב ב-1952 עם פינלי ופלאיאנו. כשהביא את התסריט ללואיג'י רוברה, מפיק "השייח' הלבן", פסל זה את הסרט באומרו כי זו יצירה ספרותית גדולה, אך "כסרט, הוא לא יביא לירטה. זה לא קולנוע". לאחר הצלחת "הבטלנים" הצליח פליני לגייס את דינו דה-לורנטיס ואת קרלו פונטי להפיק את הסרט. צילומי הסרט ארכו זמן רב ונתקלו בקשיים רבים. במהלך שלושת השבועות האחרונים של הצילומים, חווה פליני את הסימנים הראשונים של דיכאון קליני חמור. בעזרת אשתו, עשה הפסקה קצרה לצורך טיפול בפסיכואנליזה פרוידיאנית. פליני תיאר מאוחר יותר את הסרט בתור: עלילת הסרט עסקה בעולמם וביחסיהם של שרירן (אנתוני קווין) וצעירה שקנה ומשמשת כעוזרתו וכליצנית (ג'ולייטה מזינה). הביקורות הראשונות לסרט היו קשות והקרנת הבכורה של הסרט בפסטיבל ונציה בספטמבר 1954 פתחה מחלוקת מרה, שהגיעה גם לציבור הרחב, בין אוהדיו ובין מבקריו של פליני. הסרט זכה בפרס אריה הכסף לבמאי הטוב ביותר בפסטיבל ובדיעבד, הוגדר על ידי מכון הסרטים האמריקאי כ"אחד הסרטים המשפיעים ביותר שנעשו אי פעם". הסרט זכה בפרס האוסקר לסרט הזר הטוב ביותר ב-1956 ונבחר ב-1992 על ידי במאים ממכון הסרטים הבריטי במקום הרביעי מבין "עשרת הסרטים הטובים ביותר".
לסרטו הבא, "הרמאים" (Il Bidone), שיצא למסכים ב-1955 ליהק פליני לתפקיד הראשי של נוכל מזדקן, את השחקן האמריקאי ברודריק קרופורד. הסרט מבוסס חלקית על סיפורים ששמע פליני מגנב זוטר בזמן ההפקה של "לה סטרדה". פליני פיתח את התסריט לסיפור דעיכתו האיטית של רמאי המסתיימת במוות בבדידות. כדי לגלם את "הפנים הטרגיות" של התפקיד, פליני בחר בהמפרי בוגארט, אך לאחר שנודע לו על מחלת סרטן הריאות בה לקה בוגארט, הוא בחר בקרופורד אחרי שראה את פניו בכרזה של "כל אנשי המלך" מ-1949. צילומי הסרט היו מלווים בקשיים שנבעו מהאלכוהוליזם של קרופורד. לאחר שנקטל באכזריות על ידי המבקרים בפסטיבל ונציה ה-16, כשל הסרט בקופות וזכה להפצה בינלאומית רק ב-1964.
במהלך הסתיו, חקר פליני ופיתח תסריט שהתבסס על עיבוד לרומן של מריו טובינו (Mario Tobino), שעלילתו מתרחשת במוסד לנשים חולות רוח. תומכיו הכלכליים של פליני העריכו את הפרויקט כ"חסר פוטנציאל מסחרי" והוא ננטש.
באביב 1956, בעת שהיה עסוק בהכנות ל"לילות כביריה" (Le notti di Cabiria), נודע לפליני על מות אביו מדום לב בגיל 62. בהפקתו של דינו דה-לורנטיס ובכיכובה של ג'ולייטה מזינה, שאב "לילות כביריה" השראה מדיווח חדשותי על ראש אישה כרות שנשלה מאגם ומדמות זונה משכונת עוני שגילמה מזינה בסרטו המוקדם "השייח' הלבן". פייר פאולו פאזוליני נשכר כדי לתרגם את התסריט של פלאיאנו ופליני לניב של תושבי רומא וכדי לפקח על התחקיר בפרוורים העניים של רומא. הסרט עוסק בחיפושיה של כביריה אחרי אהבה שמסתיימים לעיתים קרובות בשברון לב. היא מנוצלת בידי כמעט כל הסובבים אותה, עד שהיא פוגשת בגבר שמבטיח לה עתיד מהוגן ומתאהבת בו לחלוטין. לאחר סדרה נוספת של אירועים משפילים, כביריה נותרת פגועה אך בהיותה חיובית מטבעה, רוחה אינה נשברת. הסרט זכה בפרס האוסקר לסרט הזר הטוב ביותר והביא למזינה את פרס השחקנית הטובה ביותר בפסטיבל קאן.
יחד עם פינלי, כתב פליני את "מסע עם אניטה" עבור סופיה לורן וגרגורי פק. "רעיון שנולד מתוך אמת אינטימית", כינה פליני את התסריט שהתבסס על הגעתו של פליני לרימיני בלוויית פילגש, כדי להשתתף בהלוויית אביו. בשל חוסר הזמינות של לורן, נגנז הפרויקט והופק מחדש לאחר 25 שנה בתור "נאהבים ושקרנים" (1981), קומדיה בבימויו של מריו מוניצ'לי (Mario Monicelli ) בכיכובם של גולדי הון וג'אנקרלו ג'אניני. כדי להקל על רגשותיה של מזינה רעייתו, שכתב פליני את התסריט של "Furtunella", בבימויו של אדוארדו דה פיליפו כך שיתאים לכיכובה של מזינה.