Em todos os tipos que interpretou formava a imagem de mulherengo, sedutor, dado a rompantes teatrais, humorista, sardônico, frágil e romântico. Era tanto o artista atormentado de Oito e Meio, de Fellini, quanto o homossexual de Um Dia Muito Especial, e ainda o homem grávido de Um Homem em Estado Interessante, de Jacques Demy. O ator europeu de maior e mais duradoura popularidade, não perdia a pose de amante latino, de alguém que gostava mais de viver a vida do que pensá-la. Mastroianni também colecionou em seu currículo um respeitável número de filmes ruins, entre eles, Gabriela, rodado na cidade fluminense de Parati em 1983, ao lado de Sonia Braga. Na época, afirmou que, do Brasil, só tinha recordações dos enormes mosquitos de Parati, e de Salvador, que lhe lembrava Nápoles. O ator foi casado desde 1948 com Flora Carabella Mastroianni, com quem teve a filha Barbara.
Assíduo frequentador da vida noturna européia, Mastroianni teve também um rumoroso caso com Faye Dunaway. Ambos se conheceram em 1968 durante as filmagens de Um Lugar para os Amantes (Gli Amanti), logo se apaixonaram e permaneceram juntos por três anos. Recusando-se a se separar da mulher, um dia, a atriz lhe deu o fora. Numa discussão em público, no saguão de um hotel em Madri, ela gritou: Só se pode esticar um elástico até certo ponto, depois ele se parte. De sua efêmera união com Catherine Deneuve, com quem viveu outros três anos, nasceu Chiara. A união terminou da mesma forma que a anterior. A própria esposa, que durante anos teve como parceiro um ator espanhol dez anos mais jovem, tinha posições claras a respeito da infidelidade do ator, afirmando que preferia um casamento aberto a casamento nenhum.
Mastroianni era um romântico impulsivo, que não media esforços para atingir seu objetivo. Certa vez, num vôo da Lufthansa, bateu o olho numa comissária atraente e decidiu conquistá-la. Nos oito dias seguintes, comprou bilhetes para todas as rotas para as quais a moça estava escalada. É também extensa a relação de atrizes com as quais ele contracenou e teve romances: Sophia Loren, Jeanne Moreau, Ursula Andress, Jacqueline Bisset, Monica Vitti e Romy Schneider. Mastroianni faleceu aos 72 anos, em 19 de dezembro de 1996.
