È considerata la prima documentarista donna in Italia.
Biografia Infanzia e formazione Figlia di un pugliese e di una toscana, suo padre appartiene a una famiglia di piccoli industriali nel settore della concia delle pelli, che viene travolta dalla crisi economico-finanziaria dei primi anni trenta. I suoi genitori nel 1933 si risolvono così a trasferirsi a Firenze; mantengono tuttavia l'abitudine di effettuare soggiorni in Puglia, che si prolungano dai mesi estivi fino a settembre, quando si tiene la Fiera del Levante, frequentata dal padre per motivi professionali.. Questo appuntamento annuale assicura alla piccola Cecilia la possibilità di sperimentare, nella casa di campagna del nonno paterno, una libertà che le è di fatto negata in Toscana: sebbene più ricca di opportunità, la Firenze della micronobilità materna la imbriglia in regole sociali che a Mola appaiono invece sospese, permettendole così di frequentare con la stessa naturalezza le case dei possidenti e i figli dei contadini. Suo padre, del resto, dopo la partecipazione alla prima guerra mondiale ha assunto posizioni pacifiste e si è legato al socialismo riformista di Leonida Bissolati, mantenendo negli anni del fascismo se non un'esplicita distanza, almeno un distacco disincantato verso parate e camicie nere, retorica della romanità e fantasticherie sui radiosi destini che attendono la Patria.
Fin da ragazza, Cecilia Mangini comincia ad interessarsi di fotografia e di cinema, soprattutto grazie alla frequentazione dei CineGUF. Alla fine della guerra, viene mandata poco più che adolescente in un collegio svizzero per un soggiorno che le risparmi le durezze della ricostruzione post-bellica: qui ha modo di incontrare fortuitamente il cinema di Jean Renoir e resta folgorata dal suo capolavoro, La grande illusione. Tornata a Firenze, riprende la passione per il cinema e inizia a frequentare i neonati cineclub democratici, che in poco tempo la mettono di fronte alle migliori pellicole del cinema internazionale sino ad allora soggette alla censura fascista. Viene quindi conquistata dal cinema del neorealismo.
Gli anni dei reportage cinematografici Nel 1952, venticinquenne, si trasferisce a Roma, per lavorare nella federazione nazionale dei cineclub, dove conosce e sposa il regista Lino Del Fra. A Roma inizia la non usuale attività di fotografa, "non un mestiere per signorine": soprattutto perché lo interpreta rinunciando alla fotografia di posa in favore di quella di strada, perché proprio "nelle strade l'umanità vive, si dibatte, si diverte, soffre. Tutto questo è a disposizione di chiunque abbia una macchina con un obiettivo". Un'attività che la porterà a collaborare con importanti riviste cinefile come Il Punto, Cinema Nuovo, Cinema '60, L’Eco del cinema, oltre che a immortalare scatti su e giù per la Penisola.
Nell'estate del 1952 parte assieme al marito per le isole Eolie e, con una fotocamera Zeiss Super Ikonta 6×6, documenta le condizioni di vita e di lavoro sulle isole di Lipari e Panarea.
L'esordio nel cinema documentario Createsi, per via legislativa, le condizioni per il fiorire di cortometraggi non di finzione,La legge 897 del 1956 e la 1097 del 1959 riconoscono sconti fiscali agli esercenti cinematografici che proiettino in abbinamento un lungometraggio e un cortometraggio documentario. il giovane produttore Fulvio Lucisano le propone di dedicarsi al cinema documentario: sarà la prima donna in Italia a cimentarsi nel genere. In effetti, come Cecilia Mangini ha tenuto a dire in anni recenti, "io sono una documentarista. Chi fa documentari è assai più libero del regista di film di finzione, ed è per questo, per la mia indole libertaria con cui convivo fin da bambina, che ho voluto essere una documentarista. Il documentario è il modo più libero di fare cinema e non solo dal punto di vista produttivo perché resta un genere povero: mantiene una permeabilità alle sorprese della realtà che la finzione non si può permettere proprio perché vincolata al denaro". Esso è "lo sguardo che cattura la verità" perché "acchiappa ciò che è unico" e disappanna gli sguardi e le menti, ma anche "la placenta del cinema vero, la riserva del talento, dell'immaginazione, della fantasia, della tecnica: di tutto quello che fa il cinema".
Cecilia Mangini inizia a dirigere, assieme al marito e anche in collaborazione con Pier Paolo Pasolini, lavori documentaristici sulle periferie cittadine e sul controllo sociale delle classi subalterne. Nel 1958 debutta con il cortometraggio a colori Ignoti alla città, ispirato al romanzo Ragazzi di vita con il quale Pier Paolo Pasolini, appena tre anni prima, ha dipinto con tratti lirici ma disincantati la quotidianità degli adolescenti di borgata: un sottoproletariato urbano a cavallo tra espedienti e sogno, calci al pallone e spiccioli rubati, improvvisate lotte di cani e desiderio di scarpe nuove, nel cono d’ombra di un boom economico che stenta a includere tutti. Nonostante il rifiuto della mostra del Cinema di Venezia di inserire la pellicola tra i film in concorso e l'immediata bocciatura da parte della censura, che si risolve parzialmente solo grazie a una movimentata battaglia parlamentare, Ignoti alla città dà avvio alla collaborazione fra la regista e Pasolini, una collaborazione fortuita e spontanea: per trovare la disponibilità dello scrittore friulano, che non conosceva, a Cecilia Mangini è bastato cercare il suo numero di telefono sull’elenco e attendere che alzasse la cornetta.
Nel 1962 il rapporto tra i due trova seguito ne La canta delle Marane, considerato tra i migliori documentari del cinema italiano: una trama semplice, una telecamera che riprende con lunghi piani sequenza l'estate di una banda di ragazzini smilzi e impuniti alla periferia della Capitale, i loro giorni uguali nell'incanto di un mondo ancora immune alla modernità, e poi scruta nelle pieghe dei loro sguardi e dei loro desideri. L'incanto cessa con la comparsa improvvisa in mezzo alla vegetazione di una coppia di vigili, unico legame con il mondo adulto che non li comprende né li accoglie. La canta delle Marane rappresenta la prima occasione nella quale Cecilia Mangini affida i commenti musicali al compositore Egisto Macchi, che sarà in seguito presenza costante nella produzione della documentarista.
Pasolini non è comunque l'unico scrittore con cui Cecilia Mangini collabora: nel 1959 gira infatti Firenze di Pratolini con testi del romanziere toscano, spaccato della vita quotidiana fiorentina non ancora alterata dal turismo, tra bottegucce e osterie, venditori di lampredotto barcaioli sull'Arno, ancora per poco miracolosamente immuni alla tumultuosa processione del tempo.
Il tema delle periferie ritornerà negli anni settanta con La briglia sul collo (1974), cortometraggio su un alunno ribelle del popolare quartiere romano San Basilio.
L'indagine sull'arcaismo del Mezzogiorno Nel 1960 Cecilia Mangini cura la regia del fondamentale Stendalì – Suonano ancora: la cinepresa stavolta non punta alle dinamiche di città cresciute troppo in fretta, ma all'immota Grecìa salentina dove, nell'ombra di case bianche bianche, fatte di un carparo quasi cotto dal sole, le ultime prefiche vestite di nero ripetono ancora misteriosi canti funebri in dialetto grico, piangendo e dimenandosi come in un rituale arcaico. Solo l'anno precedente l'antropologo Ernesto De Martino, prima ancora di indagare il tarantismo nel celebre La terra del rimorso. Contributo a una storia religiosa del Sud, con l'altro saggio Morte e pianto rituale nel mondo antico aveva portato alla luce il significato catartico dei riti di trapasso in un Mezzogiorno profondo e altrimenti incomprensibile.
Uno sguardo sul Mezzogiorno, vicino alle radici perdute dell'infanzia pugliese della regista, è anche Maria e i giorni (1960), che ha per protagonista l'anziana conduttrice di una masseria non lontana dall'abitazione del nonno paterno della regista: un tempo Maria fu la concubina di un signorotto locale che si divideva tra Napoli e quest'angolo di Puglia. Le immagini del documentario restituiscono la quotidianità di un interno familiare contadino: gli spazi, gli oggetti, le abitudini, il rapporto con le nuore e il nipote, ma anche le pratiche religiose, il "colloquio coi santi" e con lo "spirito gaguro" che si diverte a fare impazzire gli animali: "formule antiche", quasi magiche, di un'anziana ancora indomita nonostante l'età e le maldicenze. "Religiosità e solitudine, ira e superstizione, avarizia, grettezza, rimpianto: non riescono a nascondere la presenza dei suoi giorni operosi. Nata al lavoro, va alla fatica di sempre come la vecchia zappa, condannata a cadere in disuso ma che ancora sa aprire la terra per il bisogno degli uomini".Voce di commento alle immagini del documentario.
I lungometraggi politici Nel 1962 Cecilia Mangini firma insieme al marito e al siciliano Lino Micciché la regia del più politico, anzi palesemente militante, All'armi, siam fascisti!, che per i testi si avvale del contributo di Franco Fortini: nel lungometraggio, tra immagini d'epoca e voci fuori campo affidate a Giancarlo Sbragia, Emilio Cigoli e Nando Gazzolo, si ripercorre l’ascesa e il declino del movimento fascista in Italia e le sue reviviscenze in epoca repubblicana ben oltre piazzale Loreto, fino all’appoggio al governo del democristiano Tambroni e ai moti di Genova del 1960.
La pellicola è commissionata dal Partito Socialista Italiano, per il quale si va profilando l'ingresso nel governo e che pertanto vuole rassicurare l'opinione pubblica accreditandosi come una forza pienamente inserita nell'alveo democratico. I registi ignorano però gli auspici della committenza e danno al film un taglio schiettamente marxista; prendono posizione e non si sottraggono, ad esempio, dal raccontare le connivenze tra il regime e la Chiesa e dall'interrogarsi se esista ancora il fascismo, e quali forme esso abbia assunto nel presente, nella politica, nei processi culturali e nei sistemi di produzione. Riescono persino a inimicarsi i vertici del PCI e dei Paesi comunisti, denunciando la deriva totalitaristica di Stalin e paragonando il franchismo alle repressione di Ungheria del 1956. Il film è invitato al Festival internazionale del cinema di Karlovy Vary, in Cecoslovacchia, ma poi non viene proiettato.Il quotidiano socialista LlAvanti! il 30 giugno 1962 titolò "Supercensori gli stalinisti cecoslovacchi: proibito All'armi siam fascisti!". Le parole di Franco Fortini alla conclusione del lungometraggio danno il senso dell'operazione sottesa sua alla realizzazione: "Questo film non vuole persuadere nessuno, vuole dire soltanto che noi siamo i figli degli eventi riassunti, ma siamo anche i responsabili del presente: in ogni momento, in ogni scelta, in ogni silenzio come in ogni parola, ciascuno di noi decide il senso della propria vita e quella altrui".
Dopo la presentazione al Festival di Venezia, la censura ministeriale ne ritarda di molti mesi l'uscita nelle sale, che viene accompagnata da una scia di polemiche e anche di incidenti. Il successo al botteghino è però clamoroso, e anche la critica lo accoglie molto favorevolmente: la recensione apparsa il 13 maggio 1962 su La Stampa si sbilancia al punto da sottolineare "la sincerità, il rigore, la forza di suggestione, il valore di monito e di insegnamento di un film che tutti dovrebbero vedere se non altro per compiere l'esame di coscienza che esso continuamente richiede". .