In seinem 2006 erschienenen Langfilm "Chanson d’Amour" arbeitete Giannoli erstmals mit Gérard Depardieu zusammen. Der Film um einen alternden Ballsänger, der sich in eine junge, alleinerziehende Immobilienmaklerin verliebt, lief 2006 in Cannes im Wettbewerb um die Goldene Palme. Giannoli wurde zudem für zwei Césars – in den Kategorien Bester Film und Bestes Originaldrehbuch – nominiert. Auch sein folgender Film "Der Retter" mit François Cluzet in der Hauptrolle war Anwärter auf zahlreiche Filmpreise, darunter 2009 die Goldene Palme sowie 2010 elf Césars, von denen der Film einen für die Beste Nebendarstellerin (Emmanuelle Devos) erhielt. Der Film um einen Hochstapler, der sich als Inhaber eines Bauunternehmens ausgibt und in einer Kleinstadt so eine Autobahn erbauen kann, beruht auf einer wahren Begebenheit. Das auf einem Roman von Serge Joncour beruhende Filmdrama "Superstar", mit Kad Merad in der Rolle eines plötzlich zu Berühmtheit gelangten Jedermanns, brachte Giannoli 2012 seine erste Nominierung für einen Goldenen Löwen der Filmfestspiele von Venedig ein. Ein zweites Mal in den Wettbewerb von Venedig eingeladen wurde er 2015 für "Madame Marguerite oder die Kunst der schiefen Töne". Darin nahm sich Giannoli lose der Biografie der Sängerin Florence Foster Jenkins an, verlegte die Handlung ins Paris der 1920er-Jahre und betraute Catherine Frot mit der Titelrolle. Er erhielt 2016 drei César-Nominierungen in den Kategorien Bester Film, Beste Regie und Bestes Originaldrehbuch.