2010 drehte Sorrentino seinen ersten englischsprachigen Film, "Cheyenne – This Must Be the Place", mit Sean Penn in der Hauptrolle eines alternden Rockmusikers, der sich auf die Suche nach dem Peiniger seines verstorbenen jüdischen Vaters, einem in den USA untergetauchten KZ-Aufseher, macht. Der Film, der im November 2011 in die deutschen Kinos kam, feierte seine internationale Premiere 2011 im Wettbewerb der 64. Internationalen Filmfestspiele von Cannes. Sein Film "La Grande Bellezza – Die große Schönheit" gewann 2014 jeweils den Oscar und den Golden Globe in der Kategorie "Bester fremdsprachiger Film" sowie vier Europäische Filmpreise.