Nato a Carpi (Modena) il 24 dicembre 1916. Diplomato in pianoforte a Bologna, corso di composizione a Roma. Subito dopo lavora in teatri d’opera come maestro sostituto, quando gli viene offerta la possibilità di scrivere musica per il cinema. Diventa così compositore specializzato per film, ed uno dei più fertili e fortunati nel panorama del cinema italiano.

Si incontra col regista Pietro Germi, col quale costituisce un binomio inscindibile. Tra i più caratteristici risultati di questa unione: Gioventù perduta (1948); In nome della legge (1949); Il cammino della speranza (1950); Il brigante di Tacca di Lupo (1952); Il ferroviere (1956); L’uomo di paglia (1958); Divorzio all’italiana (1961); Sedotta e abbandonata (1964); Signore e signori (1966), Alfredo, Alfredo (1972); ed altri film fino ad Amici miei (1975) girato da Mario Monicelli.

Musicista assai prolifico, Rustichelli basa le sue fatiche sul bitemalismo: due “leit-motive” ben definiti e di carattere diverso, uno sentimentale e l’altro drammatico, dominano saldamente le sue partiture. Partiture che denotano impegno e ricerca di soluzioni personali sono Sinfonia d’amore (1954, di G. Pellegrini); Un uomo facile (1959, di P. Heusch e F. Tozzi); Kapò (1960, di Gillo Pontecorvo: stupendo uso, con sconvolgente effetto drammatico, di una sonatina barocca “cancellata” nel finale dell’orchestra che urla la perdita dell’umanità della protagonista); La lunga notte del ’43 (1960, di F. Vancini); Un amore a Roma (1961, di Dino Risi); Un giorno da leoni (1961, di N. Loy); L’isola di Arturo (1962, di D. Damiani); Accattone (1961) e Mamma Roma (1962), per i quali ha aiutato Pasolini a scegliere le musiche di Bach e di Vivialdi rispettivamente; La commare secca (1962, di B. Bertolucci); Le quattro giornate di Napoli (1962, di N. Loy); La smania addosso (1962, di M. Andrei); Agostino (1962, di M. Bolognini); I compagni (1962, di M. Monicelli); Gli ultimi (1963, di V. Pandolfi); La ragazza di Bube (1964, di L Comencini); L’armata Brancaleone (1966, di M. Monicelli); Le stagioni del nostro amore (1966, di F. Vancini); Il padre di famiglia (1967, di N. Loy); Ninì Tirabusciò (1970, di M. Fondato); Vogliamo i colonnelli (1973, di M. Monicelli).

In seguito Rustichelli dirada le sue fatiche, Si registrano due seguiti di Amici miei; Apocalisse di un terremoto (1982, di S. Pastore); Testa o croce (1982, di N. Loy in collaborazione con Rustichelli); Il trono di fuoco (1983, di F. Prosperi); Il Petomane (1983, di Festa Campanile); La nave nel bicchiere (1984, di F. Vancini con la collaborazione di Rustichelli); La donna delle meraviglie (1985, di A. Bevilacqua in collaborazione con Rustichelli e Claudio Muratori); più lavori per la TV. Carlo Rustichelli ha vinto due Nastri D’Argento.