Matteo Loi wurde in Cagliari (Italien) geboren und schloss 2009 ein Cellostudium in seiner Heimatstadt ab. Anschliessend studierte er an der Musikschule von Fiesole und der Akademie Imola. Später wandte er sich dem Gesang zu und erhielt sein Diplom in diesem Fach am Konservatorium von Florenz. Er studierte unter anderem bei Gianni Fabbrini, Alessandro Corbelli und Sherman Lowe.

Auftritte führten ihn an die Oper Florenz und das Festival Maggio Musicale Fiorentino, ans Verdi-Festival, Goldoni-Theater in Livorno, Teatro del Giglio Lucca, Teatro Verdi Pisa, Festival Luglio musicale Trapanese, Rossini Opera Festival, ans Opernhaus Cagliari, Theater Sassari, an die Oper Teneriffa, ans Theater an der Wien sowie die Wiener Kammeroper, ans Händel-Festival Halle, die Oper Köln, die Opéra de Chambre de Genève und die Oper Saint-Etienne.