Beyaz perdedeki popülerliği De Sica'ya, kamera arkasına geçip romantik bir komedi olan İki Düzine Kırmızı Gül (Due dozzine di rose scarlette - 1939) ile yönetmenliğe geçmesini sağladı.
Yeni gerçekçi İtalyan senarist Cesare Zavattini ile karşılaşması önemlidir. Bu işbirliğinden, yeni gerçekçi sinemanın önemli eserleri arasında sayılan, yönetmenliğini Sica'nın yaptığı Kaldırım Çocukları (Sciuscià, 1946) ve Bisiklet Hırsızları (Ladri di biciclette, 1948) filmleri doğdu.
En beğenilen filmlerinden biri, Alberto Moravia'nın romanından uyarlanan, başroldeki Sophia Loren'in Oscar'ı kazandığı ve bugün bir klasik kabul edilen, İki Kadın'dır. (La Ciociara, 1960)