Er studierte Geige am Konservatorium N. Paganini in Genua und Orchesterleitung am Konservatorium G. Verdi in Mailand und debütierte im Alter von 20 Jahren am Teatro Carlo Felice di Genova als Dirigent von IL TROVATORE. Ab 2021 ist er künstlerischer Leiter des Luglio Musicale Trapanese in Sizilien.

Matteo Beltrami ist maßgeblich am künstlerischen Wachstum des Teatro Coccia in Novara beteiligt, dessen musikalischer Leiter er seit 2017 ist und dessen künstlerischer Leiter er seit der Spielzeit 2018/2019 ist: In drei Jahren wurden die Opernproduktionen verdoppelt, eine regelmäßige Konzertsaison eingeführt und ein neues Musikfestival ins Leben gerufen.

Er gilt als einer der vielversprechendsten italienischen Dirigenten und hat bereits mehr als fünfzig Opern uraufgeführt, mit einem breiten Repertoire von Barock bis zu zeitgenössischen Opern, und in den meisten führenden italienischen Theatern gearbeitet, wie dem Maggio Musicale Fiorentino, dem Teatro La Fenice in Venedig, dem Teatro San Carlo in Neapel, dem Teatro Massimo in Palermo, dem Teatro Regio in Parma und dem Festival Puccini in Torre del Lago. Er wird auch regelmäßig ins Ausland eingeladen, u. a. an die Semperoper Dresden und das NCPA Beijing.

Zu seinen jüngsten Auftritten gehören L'ELISIR D'AMORE am Teatro Regio in Turin, IL TROVATORE in Palma de Maiorca, TOSCA an der Königlichen Schwedischen Oper Stockholm, NORMA, LA Cenerentola und NABUCCO an der Staatsoper Hamburg.