De Rienzo nacque a Napoli, nel quartiere di Chiaia, figlio di Fiore De Rienzo, originario di Paternopoli (AV), e di Nunzia Rondinella, nata a Napoli da famiglia di antiche origini partenopee. In seguito alla scomparsa della madre, morta prematuramente quando Libero aveva soltanto due anni, si trasferì al seguito del padre a Roma, dove crebbe. Appassionatosi alla recitazione seguendo il padre, attore e giornalista del programma TV Chi l'ha visto?, nonché aiuto regista di Citto Maselli,[1] ha modo di debuttare nel mondo della recitazione nel 1996, frequentando il gruppo catalano La Fura dels Baus, per poi continuare l'esperienza teatrale collaborando con il gruppo romano "Area Teatro".[2]
Lavorò anche in alcune produzioni televisive, tra cui Più leggero non basta (1998), Nassiryia - Per non dimenticare (2007) e Aldo Moro - Il presidente (2008). Nel 2009 tornò sul grande schermo con Fortapàsc di Marco Risi, film su Giancarlo Siani, il giornalista de Il Mattino ucciso nel 1985 dalla camorra. L'interpretazione del giornalista, considerata una delle sue migliori prove da attore, gli valse una candidatura ai David di Donatello 2010 come migliore attore protagonista.[5][6] Dopo aver recitato in La kryptonite nella borsa (2011) di Ivan Cotroneo, tra il 2014 e il 2017 fu tra i protagonisti della trilogia di Smetto quando voglio, diretta da Sydney Sibilia, sulle vicende di una banda di giovani ricercatori precari che si improvvisano spacciatori. L'interpretazione nel primo film della trilogia nel 2014 gli valse una seconda candidatura ai David di Donatello come miglior attore non protagonista.[7] La sua ultima interpretazione cinematografica è in Takeaway (2021) di Renzo Carbonera.
Considerato uno dei maggiori talenti del cinema italiano della sua generazione,[8] l'attore è morto improvvisamente il 15 luglio 2021 nella sua casa di Roma,[9] stroncato da un infarto all'età di soli 44 anni.[10] La Procura di Roma ha aperto un'inchiesta per morte in conseguenza di altro reato, essendo stato rinvenuto nella sua abitazione un piccolo quantitativo di eroina destinato ad uso personale, disponendone perciò l'autopsia.[11][12] L'esame tossicologico ha confermato il decesso a causa di un'overdose.[13] Libero De Rienzo è morto in seguito “ad un arresto cardiorespiratorio per intossicazione acuta da eroina“.[14] Il 28 luglio è stato arrestato lo spacciatore che, sulla base dei tabulati telefonici, avrebbe venduto la dose di eroina ritrovatagli poi in casa il giorno della morte.[15][16][17] Dopo la benedizione del feretro, avvenuta il 22 luglio, al cimitero di Paternopoli, l'attore è stato sepolto accanto alla madre e al nonno paterno.[18]
La rock band romana Hofmann Orchestra ha dedicato all'attore il brano Liquefatto.
Il rapper torinese Willie Peyote ha dedicato all’attore, suo amico e riferimento, il brano Sempre lo stesso film contenuto nell'album Pornostalgia[19].
Era figlio di Fiore De Rienzo, attore e giornalista del programma TV Chi l'ha visto?,[20][21] nonché nipote del musicista Gigi De Rienzo, storico bassista di Pino Daniele. Affettuosamente soprannominato dai suoi amici "Picchio",[22] era sposato con la scenografa Marcella Mosca, con la quale ha avuto due figli, nati nel 2015 e nel 2019.[23]
De Rienzo era fortemente legato all'isola di Procida,[24] isola della quale è originaria la moglie e che l'attore conosceva fin da bambino, sulla quale aveva anche acquistato casa. L'amore per l'isola lo ha portato a sostenere e farsi promotore di numerose battaglie civili, come quella in difesa del piccolo Pronto Soccorso locale;[25] inoltre, con la moglie e alcuni abitanti dell'isola,[26] ha ideato e realizzato il festival «Arthetica» nel cortile del complesso monumentale di Palazzo D’Avalos, ex penitenziario di Procida, dando un contributo notevole alla scelta dell’isola come capitale italiana della cultura nel 2022.[27][28]
Era appassionato di apnea e subacquea con autorespiratore e nel 2018 aveva iniziato l'addestramento per ottenere il brevetto di "salvamento sub", che comprende tutte le attività necessarie per la pratica della rianimazione cardio-polmonare di un subacqueo.
Dal 1998 al 2000 è testimonial di uno spot della Renault Clio 16v che vede percorrere diversi Stati europei con una serie di altri attori con diversi tipi di Clio '98 alla ricerca di una sposa che si doveva sposare ed è fuggita.