I když již od svého dětství udržoval přátelství s Igorem Stravinskim, v jeho hudbě se tento silný vliv příliš nenachází. Rotova hudba byla vždy o poznání modernější až občas hraničící s populárními odrhovačkami, v jejichž instrumentacích nechyběly ani ve světě v té době nemyslitelné nástroje jako flašinet, basová kytara, saxofon a občasné jazzové prvky (jež uplatnil především ve Sladkém životě), všechny tyto moderní trendy stále kombinoval se zvukem tradičního symfonického tělesa.

Jeho hudba na jedné straně nepostrádá nostalgii, radost i smutek - vše zároveň – přesně jak po něm požadoval Fellinim, který mu dával často i velmi protichůdné instrukce. Kromě své filmové tvorby Rota nadále vyučoval po italských univerzitách i v časech své nejvyšší slávy, byl považován za jednoho z nejvýznamnějších profesorů a neztrácel ani styky s koncertní tvorbou, jejíž seznam obsahuje 9 oper: Ariodante (Parma 1942), Torquemada (1943), Il cappello di paglia di Firenze (Palermo 1955), I due timidi (RAI 1950, Londýn 1953), La notte di un neurastenico (Premio Italia 1959, La Scala 1960), Lo scoiattolo in gamba (Venezia 1959), Aladino e la lampada magica (Naples 1968), La visita meravigliosa (Palermo 1970), Napoli milionaria (Spoleto Festival 1977); pět baletů La rappresentazione di Adamo ed Eva (Perugia 1957), La Strada (La Scala 1965), Aci e Galatea (Řím 1971), Le Moliere Imaginaire (Paříž and Brusel 1976) a Amor di poeta (Brusel 1978) a celou řadu dalších „menších“ koncertních skladeb.

Úspěch spolupráce s Fellinim vedl k jeho  účasti i na projektech dalších významných tvůrců evropské scény, ať již šlo o Vojnu a mír (1956) Kinga Vidora, Smrt na Nilu Johna Guillermina, Zeffirelliho Zkrocení zlého muže a Romea a Julii, pro kterou roku 1968 zkomponoval jednu ze svých nejvýznačnějších a dodnes nejpopulárnějších kompozic či o další z jeho mimořádných úspěchů v podobě adaptace bestselleru Maria Puza, pod kterým se roku 1972 podepsal mladý začínající režisér hollywoodského uskupení s pohrdavým označením ze strany starších – Movie Brats – Francis Ford Coppola. Šlo o snímek Kmotr, který vyvolal vlnu diskuse, když byla Rotova původní Oscarová nominace stažena poté, co vyšlo najevo, že legendární hlavní téma původně složil pro snímek Fortunela (1958). Za Kmotra však Rota stále získal Zlatý Glóbus, Grammy a cenu BAFTA. U druhého dílu byl oceněn i Oscarem, o kterého se dělil s režisérovým strýcem Carminem Coppolou, který následně rozvedl Rotova původní témata u třetího dílu vzniklém až po Rotově smrti roku 1990.