Hijo de inmigrantes italianos, a los catorce años ingresó al Conservatorio de Porto Alegre y a los dieciséis se convirtió en pianista profesional. Desde muy temprano impresionó por su virtuosismo, pero por falta de recursos no siguió la carrera de concertista.
Se mudó a Río de Janeiro en los años 20 y debutó como solista tocando Bach, Lizst y Tchaikovski en el Teatro Municipal. Estimulado por el clima nacionalista de la Revolución del 30, inició una promisoria carrera de compositor erudito con “Rapsódia brasileira”. Se hizo amigo de Ernesto Nazareth, tocó en cines cariocas y empezó a hacer arreglos para música popular. Pasó a ser reconocido como el gran arreglista brasileño, modernizador de una escuela de arreglos que tenía a Pixinguinha como modelo. Radamés Gnatalli empezó también a escribir arreglos para el cantante Orlando Silva, e incorporó un suave acento americano a la música brasileña.
Con la inauguración de la Radio Nacional, permaneció trece años como líder de la Orquesta Brasileña Radamés Gnatalli, que se presentaba en el programa Um Milhão de Melodias. Con un perfil culto y a la vez popular, fue muy estimado por los músicos populares y visto con desconfianza por los expertos. Sus obras eruditas son presentadas en todo el mundo y su producción popular es constante en el repertorio de los grandes instrumentistas brasileños.
Gnatalli creó el concepto de arreglo para orquesta aplicado a la música popular y revolucionó el choro, al incorporar los avances que se daban en el jazz. Entre su abundante discografía se destacan: A saudade mata a gente/Copacabana-fim de semana em Paquetá (1948), Isso é Brasil/Carinhoso (1949), Tico-tico no fubá/Fim de tarde, con el Quarteto Continental (1949) y Fantasia brasileira/Rapsódia brasileira (1953). Cuando Radamés Gnatalli murió, a los 82 años, en su funeral, frente a la consternación de todos, Tom Jobim dijo: “No se pongan tan tristes. Ahora yo soy Radamés”.