Filho de imigrantes italianos, aos catorze anos entrou no Conservatório de Porto Alegre e, aos dezesseis, tornou-se pianista profissional. Desde cedo impressionou pelo virtuosismo, mas por falta de recursos não seguiu carreira de concertista.
Mudou-se para o Rio de Janeiro nos anos 1920 e estreou como solista, tocando Bach, Lizst e Tchaikóvski, no Teatro Municipal. Insuflado pelo clima nacionalista trazido pela Revolução de 30, deu início a uma promissora carreira de compositor erudito com “Rapsódia brasileira”. Tornou-se amigo de Ernesto Nazareth, tocou em cinemas cariocas e começou a fazer arranjos para música popular. Passou logo a ser reconhecido como o grande arranjador brasileiro, modernizador de uma escola de arranjos que tinha em Pixinguinha seu ponto mais alto. Radamés começou também a escrever arranjos para o cantor Orlando Silva, incorporando um leve sotaque americano à música brasileira.
Com a inauguração da Rádio Nacional, ficou treze anos como líder da Orquestra Brasileira Radamés Gnatalli, que se apresentava no programa Um Milhão de Melodias. Misto de erudito e popular, era adorado pelos músicos populares e visto com desconfiança pelos eruditos. Suas obras eruditas são apresentadas em todo o mundo e sua produção popular é constante no repertório dos grandes instrumentistas brasileiros.
Gnatalli criou o conceito de arranjo para orquestra aplicado à música popular e revolucionou o choro, incorporando a ele os avanços que aconteciam no jazz. Dentre sua vasta discografia destacam-se A saudade mata a gente/Copacabana - fim de semana em Paquetá (1948), Isso é Brasil/Carinhoso (1949), Tico-tico no fubá/Fim de tarde , com o Quarteto Continental (1949) e Fantasia brasileira/Rapsódia brasileira (1953). Quando Radamés faleceu, aos 82 anos, no enterro, diante da consternação de todos, Tom Jobim disse: “Não fiquem tão tristes. Agora o Radamés sou eu”.