Schifano nasce in Libia dove il padre è archeologo; durante la guerra fa ritorno a Roma e ben presto segue le orme del padre che lavora al museo etrusco di Villa Giulia come archeologo e restauratore. Grazie a questa esperienza si avvicina all'arte eseguendo, in un primo periodo, opere che risentivano dell'influenza dell'Arte informale. Inizia a dipingere e nel 1959 tiene la sua prima personale. Sul finire degli anni cinquanta partecipa al movimento artistico Scuola di Piazza del Popolo assieme ad artisti come Francesco Lo Savio, Mimmo Rotella, Giuseppe Uncini, Giosetta Fioroni, Tano Festa e Franco Angeli. Il gruppo si riuniva al Caffè Rosati, bar romano allora frequentato fra gli altri da Pier Paolo Pasolini, Alberto Moravia e Federico Fellini e situato a piazza del Popolo, da cui presero il nome. Nel 1960 i lavori del gruppo vengono esposti, in una mostra collettiva, presso la Galleria La Salita. Nel 1960 inizia la serie dei quadri monocromi, in cui il dipinto diventa “schermo”, azzeramento, punto di partenza e dove inserirà marchi, cifre, lettere, segnali stradali. Al Caffè Rosati aveva conosciuto fra gli altri la sua futura amante Anita Pallenberg, con la quale compie il suo primo viaggio a New York nel 1962 dove entra in contatto con Andy Warhol e Gerard Malanga frequentando la Factory e le serate del New American Cinema Group. Firma con Ileana Sonnabend un contratto di esclusiva, che si concluderà nel 1963.
Nel 1964 viene invitato per la prima volta alla Biennale di Venezia con i suoi Paesaggi anemici. La produzione pittorica degli anni Sessanta continua all’insegna di grandi cicli, come il “Futurismo rivisitato”, “le Stelle”, “Compagni compagni”. Sono dello stesso anno anche i suoi primi film in 16 mm Round Trip e Reflex, che lo inseriscono, come figura centrale del cinema sperimentale italiano, al margine di quel movimento che di lì a poco avrebbe portato all'esperienza della Cooperativa Cinema Indipendente, alla quale non aderì mai apertamente.
Negli anni Settanta sperimenta nuovi linguaggi: il cinema, il video e la fotografia. Nascono i “Paesaggi TV”, immagini riprese dallo schermo televisivo e riproposte con interventi pittorici. Verso la fine del decennio, torna alla pittura con le serie “Orto botanico”, “Ninfee”, “Campo di pane”, che porterà avanti anche nel periodo successivo. Gli anni Ottanta e Novanta sono caratterizzati da una pittura ampia e materica, contemporaneamente realizza anche tele fotografiche su PVC e innumerevoli fotografie ritoccate. Nel 2008 si allestisce la prima grande antologica postuma sul suo lavoro alla Galleria Nazionale d’Arte Moderna di Roma.
L'ultimo periodo di produzione è particolarmente segnato dai media e dalla multimedialità, interrotto soltanto da alcuni cicli più prettamente pittorici. Il 27 marzo 1997 l'artista, che negli anni ottanta aveva subito delle condanne per possesso di sostanze stupefacenti, ottenne dalla Corte d'Appello penale di Roma la completa reintegrazione giudiziaria. Muore a 63 anni a causa di un infarto.