Al terminar la Segunda Guerra Mundial se le encomendó la tarea de desmantelar la empresa petrolera estatal italiana Agip.

[3]​ No se ha podido dilucidar qué grupo o estado fue responsable de su muerte.

Tras acudir a una escuela pública, a los 14 años entró de aprendiz en una panadería, luego fue recadero en una imprenta y terminó recalando en una tienda de curtidos donde ganó la confianza del patrón.

Cuando Benito Mussolini llevó a cabo la Marcha sobre Roma en 1922 se unió al Partido Nacional Fascista, aunque al cabo del tiempo se distanciaría del fascismo.

Durante la Segunda Guerra Mundial se integró en la resistencia como partisano, aproximándose a las ideas de la democracia cristiana, por lo que fue hecho prisionero por la Alemania nazi.

Mattei obtuvo pronto importantes concesiones en países como Irán, Egipto, Túnez, Marruecos, Hungría o Checoslovaquia.

Así, también impulsó plantas eléctricas, industrias atómicas e incluso carreteras, hoteles y almacenes, bajo un prisma estatalizador e incluso anticapitalista, muy cercano al socialismo, proclamando que iba contra los grupos financieros y monopolistas tradicionales.

Los tres hombres que estaban a bordo murieron: Mattei, su piloto Irnerio Bertuzzi y el periodista estadounidense de Time-Life William McHale.

Sin confiar en el Sifar (Servicio Secreto Italiano), teniendo todos los apoyos legales completos, Mattei había constituido un pequeño personal de guardaespaldas formado por antiguos partisanos.

La trágica desaparición del padre de la industria petrolera italiana fue llevada al cine por Francesco Rosi, en el reconocido filme El caso Mattei de 1972, interpretado por Gian Maria Volonté.