Trong suốt sự nghiệp trẻ của mình, Gatti không được Torino hay Alessandria để mắt tới. Gatti được cho mượn đến Pavarolo trong mùa giải 2014–15. Thay vì chơi với đội U-17, Gatti đã dành phần lớn mùa giải để chơi cho đội U-19 (Juniores), nơi anh đã ghi được 13 bàn thắng trong 18 lần ra sân ở giải đấu mặc dù mới chỉ 17 tuổi.

Sự nghiệp nghiệp dư

Tháng 2 năm 2015, Federico Gatti ra mắt đội một, nơi anh đã có bốn lần ra sân trong mùa giải đó. Mùa giải tiếp theo, Gatti được thăng hạng lên đội một và ghi được ba bàn thắng trong 27 lần ra sân ở Promozione; anh cũng giành được giải thưởng Cầu thủ trẻ xuất sắc nhất mùa giải. Đội của anh cũng được thăng hạng lên Eccellenza, sau khi giành được Coppa Italia Promozione Piemonte–Valle d'Aosta.

Năm 2016, Alessandria cho Saluzzo mượn Gatti nhưng không tìm được nhiều chỗ trống, Gatti đã trở lại Pavarolo vào giữa tháng 1 năm 2017. Vào cuối mùa giải, Pavarolo đã tránh được việc xuống hạng Promozione. Trong mùa giải 2016–17, Gatti đã ghi được tám bàn thắng sau 31 lần ra sân ở giải đấu.

Ở mùa giải tiếp theo (2017–18), do vấn đề tài chính, Pavarolo không thể trả lương cho các cầu thủ nên những cầu thủ giàu kinh nghiệm nhất đã quyết định không tập luyện hoặc thi đấu trong 10 trận đấu cuối cùng của giải đấu, và đội U19 được thăng hạng lên đội một. Vì Gatti là cầu thủ cao nhất trong đội nên anh ấy đã thay đổi vị trí của mình từ tiền vệ sang hậu vệ. Đội của Gatti đã xuống hạng Promozione vào cuối mùa giải.

Verbania đã rất ấn tượng với màn trình diễn của Gatti với tư cách là một hậu vệ trong một trận đấu với họ, và họ đã ký hợp đồng dài hạn với anh vào năm 2018. Gatti ghi được một bàn thắng trong 34 lần ra sân ở giải đấu và Verbania đã giành được danh hiệu Eccellenza. Gatti đã gây ấn tượng với đội bóng Serie C Cavese, đội đã cố gắng mua anh nhưng không thành công. Trong mùa giải tiếp theo ( 2019–20 ), Gatti đã ghi được ba bàn thắng trong 22 lần ra sân ở Serie D trước khi bị gián đoạn do đại dịch COVID-19 ở Ý và đội của anh đã xuống hạng Eccellenza.

Pro Patria và Frosinone

Vào giữa năm 2020, Gatti trở thành cầu thủ chuyên nghiệp và ký hợp đồng với đội bóng Serie C Pro Patria. Vào ngày 30/9, anh ra mắt Pro Patria trong trận đấu vòng 2 Coppa Italia với tỷ số 3–2 để thua Vicenza sau hiệp phụ. Trận đấu Serie C đầu tiên của Gatti là vào ngày 4/10, trận hòa 1–1 với Pro Vercelli. Bàn thắng duy nhất của anh cho Pro Patria đến vào ngày 3/4/2021, giúp đội của anh giành chiến thắng 1–0 trước Lecco. Vào ngày 9/5, Gatti đã chơi trận cuối cùng trong mùa giải trong trận play-off thăng hạng Serie C với Juventus U23 — đội dự bị của Juventus — trong trận đấu để thua 3–1 trên sân nhà, khiến Pro Patria bị loại khỏi vòng play-off ở vòng đầu tiên. Trong suốt mùa giải, Gatti đã chơi 36 trận, hầu hết đều dài 90 phút.

Gatti chuyển đến đội bóng Serie B Frosinone vào năm 2021, ký hợp đồng bốn năm với mức phí 250.000 euro. Gatti ra mắt vào ngày 15/8 trong trận đấu vòng một Coppa Italia với Venezia, trận đấu kết thúc với tỷ số 1–1 và Gatti đã đá hỏng quả phạt đền trong loạt sút luân lưu, để thua 8–7. Trận ra mắt Serie B của Gatti diễn ra vào ngày 20/8, trong trận đấu đó anh chơi với tư cách là cầu thủ bắt đầu trong trận hòa 2–2 với Parma. Bàn thắng đầu tiên của Gatti cho Frosinone diễn ra vào ngày 23/10 trong chiến thắng 2–1 trước Ascoli. Vào ngày 4/12, Gatti bị đuổi khỏi sân sau khi nhận hai thẻ vàng trong hai phút của trận hòa 1–1 cuối cùng trước Ternana. Gatti đã trở lại sân cỏ sau án treo giò một trận do thẻ đỏ vào ngày 18/12 trong chiến thắng 4–0 của Frosinone trước SPAL, trận đấu mà anh ghi được hai bàn thắng.

Gatti đã gần như chuyển đến đối thủ cùng thành phố Turin là Torino trước khi Juventus tham gia đàm phán và mua anh vào ngày 31/1/2022 trong một hợp đồng có thời hạn bốn năm rưỡi với mức phí 7,5 triệu euro cộng với 2,5 triệu euro tiền thưởng liên quan đến hiệu suất. Sau khi ký hợp đồng với Gatti, Juventus đã nhanh chóng cho Frosinone mượn lại anh trong phần còn lại của mùa giải. Gatti kết thúc mùa giải với năm bàn thắng ghi được trong 36 trận đấu trên mọi đấu trường; anh cũng nhận được 13 thẻ vàng. Anh bắt đầu các trận đấu 35 lần và tất cả các lần ra sân của anh, ngoại trừ trận đấu với Ternana mà anh bị thẻ đỏ, đều dài 90 phút. Vào ngày 17/10, anh đã nhận được giải Cầu thủ xuất sắc nhất năm của Serie B cho Serie B 2021–22.

Juventus

Gatti ra mắt Juventus và Serie A vào ngày 31/8/2022 trong trận đấu với Spezia, giành chiến thắng 2–0. Vào ngày 25/10, anh ra mắt Champions League trong trận thua 4–3 trước Benfica. Vào ngày 13/4/2023, anh ghi bàn thắng đầu tiên cho đội, trong trận lượt đi vòng tứ kết Europa League với Sporting CP, giúp đội của anh giành chiến thắng 1–0.

4.2. Sự nghiệp quốc tế

Tháng 5 năm 2022, huấn luyện viên của đội tuyển bóng đá quốc gia Ý Roberto Mancini đã triệu tập Gatti đến trại huấn luyện ba ngày tại Coverciano. Gatti ra mắt vào ngày 11/6 với tư cách là cầu thủ bắt đầu trong trận đấu UEFA Nations League với Anh. Trận đấu kết thúc với tỷ số hòa không bàn thắng và Gatti được tờ báo Ý Corriere della Sera coi là đã chơi như một "cựu chiến binh" trong báo cáo sau trận đấu.

Ngày 3/6/2024, Gatti được triệu tập vào đội hình sơ bộ cho UEFA Euro 2024, thay thế Giorgio Scalvini bị thương.

5. Thống kê sự nghiệp thi đấu

5.1. Thống kê sự nghiệp câu lạc bộ

- Tính đến trận đấu diễn ra ngày 23 tháng 12 năm 2024

5.2. Thống kê sự nghiệp ĐTQG

- Tính đến trận đấu diễn ra ngày 14 tháng 11 năm 2024

6. Danh hiệu của Federico Gatti

6.1. Danh hiệu CLB

Pavarolo

• Coppa Italia Promozione Piemonte–Valle d'Aosta: 2015–16

Verbania

• Eccellenza Group A: 2018–19

Juventus

• Coppa Italia: 2023–24

6.2. Danh hiệu cá nhân

• Serie B Footballer of the Year: 2021–22
• Premio Nazionale Carriare Esemplare "Gaetano Scirea": 2022