Народився 14 липня1995 року в місті Лукка. Розпочав займатися спортом в ранньому дитинстві, паралельно граючи в футбол і в теніс, в якому домігся серйозних успіхів, крім перемоги в різних дитячих турнірах ставши чемпіоном Італії у віковій категорії до 12 років[1]. Однак з часом пристрасть до футболу, незважаючи на замішання батьків, змусила зробити його вибір і почати футбольну кар'єру в молодіжному секторі команди з рідної провінції — «Луккезе-Лібертас»[2]. У віці 13 років він вирішив повністю зосередитися на футболі. Чотири рази на тиждень Федеріко старанно їздив на тренування з рідної села в Лукку[1]. Всього через рік, в 2009 році, у віці 14 років, Федеріко потрапив в академію «Ювентуса».
Відігравши сезон за юнацьку команду, в складі якої він став найкращим гравцем турніру «Аль Касс»[3][4], що проводився в січні 2012 року в Катарі, наступні два сезони Маттіелло провів в Прімавері «старої сеньйори». Перед стартом сезону він зумів проявити себе на Меморіалі Іліо Віскузі в К'юза-ді-Пезіо, забивши гол у ворота дорослої команди «Бра». А кількома місяцями пізніше саме його вирішальний удар в додатковий час приніс «Ювентусу» перемогу в молодіжному Кубку Італії, фінальний матч-відповідь якого проходив в Неаполі проти однолітків з «Наполі» в квітні 2013 року[5]. Матч за Суперкубок, що проводився у вересні проти володаря молодіжного Скудетто «Лаціо» Маттіелло пропустив через травму, але це не завадило Прімавері виграти і здобути цей трофей слідом за Кубком Італії[6]. Проте він так і залишився єдиним у сезоні 2013/14 для юних «бьянконері». Восени того ж року він дебютував в Юнацькій лізі УЄФА, в якій зіграв три матчі.
«Ювентус»
Підготовку до нового сезону 2014/15 півзахисник почав у складі першої команди «Ювентуса» в Віново, проте в список гравців, які вирушили в турне по Азії і Океанії, не потрапив. Після повернення команди до Італії, Маттіелло відіграв на Trofeo TIM і в традиційному матчі в Віллар-Пероза за першу команду, а потім був включений в заявку на перший тур Серії А і в заявку «Юве» на Лігу Чемпіонів[1].
9 листопада відбувся дебют Маттіелло в Серії А: на 82-й хвилині матчу проти «Парми» (7:0) він замінив Клаудіо Маркізіо за рахунку 6:0, зайнявши позицію на лівому фланзі півзахисту[7]. Уже в наступному матчі проти «Лаціо» в Римі Федеріко замінив Перейру, вийшовши на поле на 73-й хвилині і зайнявши місце лівого захисника, на якій до видалення грав Сімоне Падоїн[8]. Через кілька хвилин Маттіелло відзначився ударом по воротах, з яким впорався Федеріко Маркетті, та й в цілому виглядав впевнено, показавши навички гри в обороні і не ризикуючи даремно при комфортному рахунку 0:3[1].
Щоб отримати більше ігрового часу в Серії А, 2 лютого 2015 року Федеріко Маттіелло був відданий в оренду «К'єво» до кінця сезону[9]. Після короткої адаптації та появи на полі з лави запасних замість Есекьєля Скелотто в переможному матчі проти «Сампдорії» (2:1)[10], Федеріко вперше вийшов в стартовому складі в матчі Серії А проти «Мілана» 28 лютого 2015 року, відігравши на позиції лівого захисника всі 90 хвилин. За цей матч, що закінчився з рахунком 0-0, він удостоївся втішних відгуків і високих оцінок в спортивній пресі, а також заслужив місце в стартовому складі на наступний матч: домашню гру проти «Роми». Цей матч став для Федеріко фатальним: на 16-й хвилині зустрічі в зіткненні з півзахисником «джаллороссі» Раджею Наїнгголаном він отримав відкритий перелом[11][12] обох кісток правої гомілки[13]. Увечері того ж дня, 8 березня, футболіст був прооперований професором Дзордзі в Клініці Sacro Cuore в Неграр. На повне відновлення від травми і повернення на футбольне поле було потрібно сім місяців[14], таким чином, сезон для нього завершився достроково.
3 липня 2015 року «К'єво» погодило з «Ювентусом» продовження оренди гравця ще на сезон[15]. 19 жовтня він вперше вийшов на поле, зігравши в матчі Серії А проти «Дженоа» (2:3)[16]. Проте вже всього три дні по тому, під час тренувальної сесії Маттіелло вивихнув праву гомілку[17]. Обстеження показало, що гравець отримав перелом[18], через що за веронську команду гравець більше не зіграв жодного матчу.
У сезоні 2016-17 молодий футболіст перебував в заявці «Ювентуса», де відновлювався від попередніх травм, через що за першу команду не зіграв жодного матчу, хоча і з нею виграв «золотий дубль», а також став фіналістом Ліги чемпіонів.
3 липня 2017 року Маттіелло був відданий на правах оренди в СПАЛ[19]. За півроку, наприкінці січня 2018 року гравець перейшов до «Аталанти», яка погодилася залишити його до кінця сезону в лавах СПАЛа.
Влітку 2018 року приєднався до «Аталанти», проте, так і не зігравши у своїй новій команді жодного матчу, був відданий в оренду спочатку до «Болоньї», а за рік — до «Кальярі».
15 вересня 2020 року, також на умовах оренди з «Аталанти», приєднався до лав «Спеції», команди, що уперше пробилася до Серії A і посилювала склад перед дебютом у найвищому італійському дивізіоні.
Виступи за збірні
З 16 років Федеріко регулярно залучався в збірні Італії відповідних вікових категорій. За U-16 він провів 6 матчів і забив один гол. У 2012 році в складі збірної Італії до 17 років Маттіелло зіграв у восьми матчах, а в серпні того ж року отримав виклик в команду U-18.
2014 року в складі збірної Італії U-20 він зіграв проти Франції U-21 (1:1) і товариша по «Ювентусу»Кінгслі Комана. Всього на молодіжному рівні зіграв у 2 офіційних матчах.
