Landi nasceu em Roma, então a capital dos Estados Pontifícios.
Em 1595 ingressou no Collegio Germanico em Roma, como um jovem soprano, e pode ter estudado com Asprilio Pacelli. Landi recebeu encomendas menores em 1599 e começou a estudar no Seminario Romano em 1602. É mencionado nos registos do Seminário como compositor e diretor de uma pastoral carnavalesca em 1607; e em 1611 seu nome aparece como organista e cantor, embora já fosse maestro di cappella em Santa Maria della Consolazione em 1614. Agostino Agazzari foi maestro di cappella no Seminario Romano e pode ter sido um dos professores de Landi também.
Em 1618 mudou-se para o norte da Itália e publicou um livro de madrigais de cinco vozes em Veneza; aparentemente, ele havia adquirido o cargo de maestro di cappella em Pádua. Além disso, ele escreveu sua primeira ópera em Pádua, La morte d'Orfeo. Muito provavelmente, foi usado como parte das festividades de um casamento. A sua experiência em Pádua e Veneza foi fundamental para o desenvolvimento do seu estilo, pois aí teve contacto com a obra dos compositores progressistas da Venetian School, cuja música era geralmente evitada na Roma conservadora.
Em 1620 Landi retornou a Roma, onde passou o resto de sua vida, onde seus patronos incluíam sucessivamente a família Borghese, o cardeal Maurizio de Sabóia e a família Barberini, que seriam seus principais empregadores no final dos anos 1620 e 1630, embora juntou-se ao coro papal em 1629 com metade do salário. Foi para a família Barberini que escreveu a obra pela qual é mais famoso, Sant'Alessio, em 1632, que serviu para inaugurar o Teatro delle Quattro Fontane. Ao longo desse período, ele foi prolífico em termos de composição, escrevendo missas, árias e responsórios, principalmente no estilo seconda prática.do barroco inicial, decisão que gerou polémica para alguns dos músicos mais conservadores, que consideravam a prima pratica - o estilo da Palestrina - mais apropriada para a música sacra.
Depois de 1636 começou a sofrer de problemas de saúde e morreu em Roma em 1639, sendo enterrado em Santa Maria em Vallicella.
