Après Huit et demi, Fellini, entre 1963 et 1964, écrit avec Dino Buzzati le plus ambitieux de ses scénarios, une descente aux limbes intitulée le Voyage de Mastorna. L'aventure du violoncelliste Mastorna débute par un accident d'avion dont l'heureux dénouement n'est qu'apparent : le «survivant» se retrouve dépaysé dans une sorte de purgatoire qui ressemble terriblement à une ville de la planète Terre, mais par ses côtés négatifs seulement. Après une série de rencontres et de mésaventures, le voyageur solitaire réalise qu'il est en fait arrivé dans la cité des morts. «Un homme veut toujours savoir ce qu'il y a au-delà de la colline...», dit un personnage des Horizons perdus de Capra, l'un des films préférés du maître italien.
Federico Fellini effectue les repérages et fait construire un grand décor, fin 1964, dans la plaine du Pô. Il demande à Mastroianni d'incarner le personnage principal, confie le soin du noir et blanc contrasté à son chef opérateur Giuseppe Rotunno. Après quelques jours de tournage, il tombe malade. On diagnostique un cancer, et le traitement commence. C'était sans doute une erreur : il n'avait pas de cancer mais était allergique au traitement. Il a failli en mourir.
Dans sa conversation avec Damian Pettigrew (Fellini, je suis un grand menteur), le maestro, en 1985, s'exprime sur l'importance du Voyage de Mastorna : «C'est un projet qui, au cours de ces vingt dernières années, à la fin du tournage de chacun de mes films, a ressurgi, comme pour me dire : "Ce