Enligt Hollywood Reporter blir Depp också filmens producent, ett uppdrag som han delar med skådespelaren Al Pacino.
Filmen ska göras utifrån dramatikerns Dennis McIntyres pjäs "Modigliani" som hade urpremiär 1979 och som handlar om en konstnär i kris.
Modigliani dog i fattigdom, blott 35 år gammal och innan hans porträtt av eleganta kvinnor med höga halsar fått sitt stora genomslag.
Regiuppdraget blir Johnny Depps andra. Han har tidigare regisserat västernfilmen "The Brave" där han också spelade tillsammans med Marlon Brando.