Au cours de sa carrière de plus de cinquante ans, Sorvino s’est fait connaître pour ses rôles de gangster au sang-froid Paulie Cicero dans Affranchis et le sergent du NYPD Phil Cerretta dans la série policière La loi et l’ordre. Il a également dépeint le comptable de James Caan dans Le joueur et le père insistant de Claire Danes dans Roméo et Juliette.
En 1973, Sorvino a reçu une nomination aux Tony et un Drama Desk Award pour sa performance en tant que Phil Romano sans scrupules dans la production de Broadway. Cette saison de championnatlauréat du prix Pulitzer de théâtre.
Malgré ses rôles de gangster et de « méchant », Sorvino se décrit comme un softie passionné par la poésie, la peinture et l’opéra. Lorsque sa fille Amanda Sorvino, qui agit également, est montée sur scène en 1996 pour recevoir le prix du meilleur acteur dans un second rôle, Sorvino a été vu dans le public en train de pleurer de joie.