Se dice que también fue discípulo de Giovanni Maria Nanino, músico de la capilla papal. Landi tomó las órdenes menores en 1599 y empezó a  estudiar en el Seminario Romano en 1602. Se le menciona en los archivos del Seminario como ser el compositor y director de una pastoral de Carnaval en 1607; y en 1611 su nombre aparece como organista y cantante, siendo ya maestro di cappella en Santa María della Consolazione en 1614. Agostino Agazzari era maestro di cappella en el Seminario Romano, y él también puede haber sido uno de los maestros de Landi.

En 1618 se había movido al norte de Italia, y publicó un libro de madrigales de cinco voces en Venecia; al parecer había adquirido un puesto como maestro di cappella del obispo de Padua. Además escribió su primera ópera en Padua, "La morte d'Orfeo". Probablemente se usó como parte de las festividades para una boda. Su experiencia en Padua y Venecia fue esencial para desarrollar su estilo, pues allí hizo contacto con el trabajo de los compositores progresistas de la Escuela veneciana, cuya música generalmente se evitó en la Roma conservadora.

En 1620 Landi volvió a Roma, donde pasó el resto de su vida, y en 1624 trabajó como maestro en Santa María dei Monti. En la ciudad santa sus patrocinadores incluyeron sucesivamente a la familia Borghese, el Cardenal Maurizio de Saboya, y la familia Barberini, que serían sus principales patrones a lo largo de los tardíos 1620 y 1630,  aunque se unió al coro papal en 1629 con medio-sueldo. Fue para la familia Barberini que escribió la ópera sacra "Sant'Alessio", en 1632. Por lejos su composición más famosa, y una de las óperas más significativas del temprano Barroco, es su obra escenica sobre la vida de San Alexis del siglo V. No sólo es la primera ópera en ser escrita sobre un tema histórico, sino que describe la vida íntima del santo cuidadosamente, e intenta una caracterización psicológica de un tipo nuevo de ópera. La mayoría de las escenas cómicas esparcidas, sin embargo, son anacrónicamente (y alegremente) deducidas de la vida contemporánea de la Roma del siglo XVII.

La parte del propio Sant'Alessio es sumamente alta, y fue necesario que la cantara un castrato. En la actuación inicial, la mitad de los cantantes eran del coro papal, y había varias partes de soprano cantadas por otros castrati. La orquesta acompañante es moderna, prescindiendo de las violas arcaicas y usando violines, violoncelos, arpas, laúdes, tiorbas y clavicordios. La ópera incluye canzonas introductorias que funcionan como oberturas; de hecho son las primeras oberturas en la historia de la ópera. Los bailes y las secciones cómicas se mezclan con arias serias, recitativos e incluso un lamento madrigalista, para una variedad dramática global que fue sumamente eficaz, como lo atestan las actuaciones frecuentes de la ópera en el momento. “Sant'Alessio” fue una de las primeras obras dramáticas escénicas que tuvo éxito al mezclar los estilos monódico y polifónico.

A lo largo de este periodo fue composicionalmente prolífico y escribió misas, arias, y responsorios, principalmente en el estilo llamado de seconda pratica del temprano Barroco, una decisión que era polémica con algunos de los músicos más conservadores, que pensaban que la prima pratica (el estilo de Palestrina) era más apropiado para la música sacra.

Después de aproximadamente 1636  empezó a sufrir de mala salud, y murió en Roma, siendo enterrado en Santa Maria en Vallicella.

Curiosamente, la música de  secular de Landi es más conservadora que la mayoría de su música sacra, y su primer libro de madrigales, para cinco voces y bajo continuo, es casi indistinguible en estilo de muchas colecciones de fines del siglo XVI, salvo la parte de bajo  continuo.

Las misas de Landi, de las que hay sólo dos, están en el simple estilo del siglo XVI preferido (y a veces exigido) por la Contrareforma. Sin embargo usa el estilo de concertato veneciano para algunos de sus motetes, así como sus Magnificat y escenas de salmos de Vísperas, probablemente como resultado de los años que pasó en el norte de Italia. Fue el primer compositor de ópera romano y uno de los creadores de la cantata barroca.

Es notable por sus sinfonías instrumentales, su uso de caracteres cómicos, su escritura de corales, sus danzas y el uso expresivo del recitativo y también del conjunto. Los otros trabajos de Landi incluyen madrigales, varios libros de arias, salmos, misas y motetes, algunos en un conservador estilo romano. Su otra música secular consiste en aires estróficos, arias, y otras canciones para la voz y bajo continuo.