Durante su carrera de más de cincuenta años, Sorvino se hizo conocido por sus papeles como el mafioso de sangre fría Paulie Cicero en buenos muchachos y el sargento de policía de Nueva York Phil Cerretta en la serie policial Ley y Orden. También interpretó al tenedor de libros de James Caan en El jugador y el insistente padre de Claire Danes en Romeo y Julieta.
En 1973, Sorvino recibió una nominación al premio Tony y un premio Drama Desk por su interpretación del inescrupuloso Phil Romano en la producción de Broadway. Esa temporada de campeonatoganador del Premio Pulitzer de Drama.
A pesar de sus papeles de gángster y «chico malo», Sorvino se describió a sí mismo como un blandengue apasionado por la poesía, la pintura y la ópera. Cuando su hija Amanda Sorvino, quien también actúa, subió al escenario en 1996 para recibir el premio a Mejor Actor de Reparto, se vio a Sorvino entre el público llorando de alegría.