Né en Uruguay et élevé au Colorado, Federico D'Alessandro rêvait initialement de devenir illustrateur de bandes dessinées Marvel avant de découvrir le cinéma comme véritable exutoire à sa passion pour la narration. Après ses études à la School of Visual Arts et son diplôme du programme de scénarisation de la Loyola Marymount University, il s'est forgé une expérience en réalisant des storyboards pour des projets indépendants jusqu'aux plus grands blockbusters comme Je suis une légende et Le Monde de Narnia. En 2009, il a obtenu un poste permanent à Marvel Studios en tant que Lead Storyboard Artist et Animatics Supervisor, où il a joué un rôle créatif majeur dans leur série sans précédent de méga succès : Thor, Captain America, Avengers, Iron Man 3, Thor : Le Monde ténébreux, Avengers : L'Ère d'Ultron, Captain America : Le Soldat de l'hiver, Ant-Man, Doctor Strange, Captain Marvel, Loki, Ms. Marvel, Spider-Man : No Way Home, et le prochain Thunderbolts.
En 2015, D'Alessandro a été engagé pour réaliser TAU, un thriller de science-fiction original Netflix produit par David S. Goyer et mettant en vedette Gary Oldman, Maika Monroe et Ed Skrein. Le film est sorti en juin 2018, où il est devenu le film numéro 1 sur la plateforme à l'échelle mondiale.
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