Né à Asmara, en Erythrée, citoyen italien et américain, Rosi déménage à New York en 1985 à la fin de ses études en Italie. Diplômé de l’Ecole de Cinéma de New York University, il voyage à travers l’Inde et commence à travailler sur son premier moyen-métrage, "Boatman", qu’il a produit et réalisé. Le film remporte des prix dans de nombreux festivals internationaux, notamment à Sundance, Locarno et Toronto.
Son premier long-métrage, Below Sea Level, tourné à Slab City en Californie, gagne en 2008 les prix Orizzonti et Doc/It de la Biennale de Venise et en 2009 le Grand Prix du festival Cinéma du Réel, le prix du meilleur film du One World Film Festival de Prague, et le prix Vittorio de Seta du meilleur documentaire du festival international du film de Bari. Le film est également nommé dans la catégorie du meilleur film documentaire des European Film Awards en 2009. Rosi tourne en 2010 "El Sicario – Room 164", entretien face camera d’un ancien tueur à gages d’un cartel mexicain, qui gagne le prix FIPRESCI et le prix Doc/It de la Biennale de Venise la même année, ainsi que le prix du meilleur film du DocLisboa et du Doc Aviv en 2011. Il a été le directeur de la photographie de nombreux documentaires, et a été professeur invité à la NYU Film School, à la SUPSO de Lugano, et à la HEAD de Genève.
SACRO GRA a remporté le Lion d’Or à la Mostra de Venise 2013 et est sorti en salle en Italie, avec un succès critique et public, ce qui est assez exceptionnel pour l’exploitation en Italie, où les films documentaires ne sont jamais diffusés dans les salles, hors festivals.