Xavier Giannoli és fill del periodista Paul Giannoli i net de Roger Frey, qui va ser ministre del general de Gaulle.[6]
El seu interès pel món del cinema va néixer amb nou anys, en un viatge en transbordador a Còrsega, quan va assistir a la projecció de la pel·lícula Toro salvatge, de Martin Scorsese.[7] A partir d'aquí va escorcollar els videoclubs encadenant les pel·lícules còmiques dels germans Marx o Louis de Funès, amb els clàssics del cinema americà.[6]
Després d'obtenir el seu títol en literatura a la universitat de la Sorbona,[8] Xavier va aconseguir un contracte de pràctiques a la revista d'actualitat L'Express, on va coincidir amb Angelo Rinaldi i Jean-Pierre Dufreigne. Aquests dos periodistes li van encoratjar a obrir la seva pròpia productora de cinema, Elizabeth Films, i llençar-se a la direcció de curtmetratges.[6]
L'any 1993 presenta el seu primer curtmetratgeLe Condamné, amb Philippe Léotard i Christine Boisson, adaptació d'una novel·la de Jean-Paul Dubois. Li seguiran Terre sainte (1994), amb Jacques Bonnot; J'aime beaucoup ce que vous faites (1995), amb Mathilde Seigner; Dialogue au sommet (1996), amb François Cluzet; i L'Interview (1998), que va guanyar una Palma d'Or i un César.
Després de l'èxit del seu cinquè curtmetratge, Xavier dirigeix alguns anuncis publicitaris i fa tasques de producció per a Olivier Assayas.[9] No serà fins a l'any 2003 que no dirigeix el seu primer llargmetratge, aquesta vegada inspirat en una novel·la homònima de Christian de Montella, Les Corps impatients (2003),[10] amb Laura Smet i Nicolas Duvauchelle, dos actors amb qui tornarà a treballar a la seguent pel·lícula, Une aventure (2005).
Amb Chanson d'amour (2006), Xavier aconsegueix un dels seus somnis: dirigir a Gérard Depardieu, a qui considera un dels millors actors del cinema francès.[6] Aquest film va estar seleccionat al festival de Canes. EuropaCorp, de Luc Besson, es va encarregar de la distribució, arribant a tenir quasi un milió d'espectadors a França.
Per al seu següent film, À l'origine (2009), Giannoli adapta una notícia real que va tenir lloc a Saint-Marceau, on un estafador es va fer passar per un contractista encarregat de reprendre l'obra d'una autopista.[11] Pel seu paper en aquesta pel·lícula, l'actriu Emmanuelle Devos va guanyar el premi César a la millor actriu secundària.[12]
L'any 2012 dirigeix Superstar, amb Kad Merad i Cécile de France als papers protagonistes. La pel·lícula adapta lliurament la novel·la L'Idole, de Serge Joncour, i va provocar una certa polèmica per les similituds entre el personatge de Merad i el de Roberto Benigni a A Roma amb amor, de Woody Allen.[13] Durant un programa emès a France Inter, Xavier va declarar que no va prendre accions judicials a causa del cost del procediment.[14]
Tres anys més tard, el director va escollir Vincent Lindon per protagonitzar L'aparició (2018), en el paper d'un periodista encarregat d'investigar diverses aparicions de la Verge Maria.[16]
L'any 2021 va estrenar una altra adaptació literària: Illusions perdues (2021), basada en l'obra d'Honoré de Balzac. Aquest film es va estrenar a la mostra de Venècia i va estar nominat a quinze premis César.[17] Va guanyar-ne set, i el seu èxit va ser tal que va provocar que les vendes del llibre en què es basava la pel·lícula es multipliquessin per vint-i-cinc.[18]
En 2022 comença a dirigir la seva primera sèrie, anomenada Tikkoun. Es tracta d'una producció per a Canal+ sobre l'escàndol de les quotes d'emissió de CO₂.[19] Aquesta estafa es va portar a terme a França, a finals de 2008, quan un grup d'estafadors es van fer rics comprant drets d'emissió sense IVA a una empresa fictícia d'un país estranger, abans de revendre-les a una altra empresa fictícia de França, carregant, ara si, l'impost sobre el valor afegit.[20]