V roce 1972 se dočkal své první oscarové nominace za nejlepší adaptovaný scénář za drama Konformista podle knihy Alberta Moravii. O dva roky později byl nominován za režii kontroverzního filmu Poslední tango v Paříži, nechvalně proslulého kvůli odvážným sexuálním scénám mezi Marlonem Brandem a Marií Schneider. V roce 1976 natočil více jak pětihodinový historický epos XX. století, v němž hráli Burt Lancaster, Donald Sutherland, Robert De Niro a Gérard Depardieu.
V roce 1988 obdržel jeho historický epos Poslední císař všech devět Oscarů a Bertolucci je dosud jediným Italem, který získal Oscara za režii. Jeho obvyklým kameramanem byl Vittorio Storaro, držitel tří Oscarů za kameru, jednoho získal právě za Posledního císaře. V následujících letech natočil ještě filmy Malý Buddha, Svůdná krása a Snílci. Bertolucci zemřel ve věku 77 let doma v Římě po dlouholetém boji s rakovinou.