Las primeras composiciones conocidas son tres salmos a 5 voces ("In Exitu Israel", "Dominus probasti", "Memento Domine David") incluidas en la reimpresión de los "Salmi di David" de Orazio Faà (Brescia, 1587). Desde fines de la década de 1580 hasta 1596 estuvo activo en Brescia, donde se dedicó principalmente a la música profana y publicó cuatro libros de "Fiammelle amorose a 3 voci" dedicados a miembros de la aristocracia local y compuestos en un estilo deslizante que recuerda la música a 3 voces de Luca Marenzio; notable la presencia de versos extraídos de la “Arcadia” de Sannazaro.

El primer libro de las "Fiammelle" es conocido en reimpresiones de 1594 y 1602 (la primera edición fue antes de 1590, fecha de publicación del segundo libro). Contrariamente a la costumbre, la primera reimpresión contiene una dedicatoria en la que el autor declara que ha dado sus primeros esfuerzos a Scipione Capitani por consejo del organista bresciano Costanzo Antegnati. El segundo libro, dedicado a Teodoro Secco (1590), también fue reimpreso en 1594, mientras que el tercero, dedicado al marqués Erasmo Malvicino, gobernador de Brescia, y concluido con una composición de Lelio Bertani, apareció en 1592 en la imprenta de Tomaso Bozzola. El cuarto libro salió en 1596 con una dedicatoria a Alfonso Montini.

Se hizo fraile franciscano en Brescia en 1595, y abandonada la música secular por la sacra e instrumental, ese año dio a luz a una colección de "Missae, Motecta, Cantica Beatae Mariae Virginis a 8 e 12 voci": la dedicatoria, por la que se sabe que era alumno entre los menores conventuales, y dirigida al cremasco Marco Natale, Maestro de la Orden para la provincia de Milán. El hecho de que la colección aparezca como "Liber secundus" permite suponer que ya había publicado un volumen de música sacra poli coral. Desde entonces, su carrera y su vida estuvieron ligadas a la Orden, como lo demuestran los movimientos frecuentes y las dedicatorias de sus obras, dirigidas a santos o a figuras destacadas del ambiente franciscano.

Frontispicio de "Sacræ Cantiones" de Antonio Mortaro - 1598

En fecha no determinada entre febrero de 1596 y junio de 1598 se trasladó a Milán como organista en San Francisco, donde había estado activo otro conventual bresciano, Valerio Bona, que luego incluyó dos composiciones de Mortaro en su cuarto libro "Canzonette a 3 voci" (Milán, 1599). A partir de la dedicatoria de las "Sacrae cantiones" (Milán, 1598), dirigida al conte Amedeo Dal Pozzo, se evidencia que Mortaro estaba en la ciudad al menos desde ese año. La colección incluye 13 motetes para 3 y uno para 6 voces ("Viri sancti", dedicado a Narbore y Felice), y está acompañada de una partitura (sin texto) de las composiciones de 3 voces. Registrada en el catálogo de libros Giunta de 1604, tuvo un notable éxito y fue reimpresa en 1603 y 1610. Esta última reimpresión incluye una parte de bajo conitnuo con una interesante 'advertencia' a los organistas: el autor declara haber renovado la parte del órgano por deseo del editor, sabiendo lo difícil que es tocar el bajo principal para aquellos que no conocen el contrapunto. En este libro, que consiste en gran parte en canciones a dos voces iguales y bajo, se ha querido ver una anticipación de las tendencias del estilo concertado del nuevo siglo. La importancia de esta música también fue reconocida por los contemporáneos, entre ellos Michael Praetorius, quien en el "Syntagma Musicum" recuerda a Mortaro entre los compositores de conciertos a 1, 2, 3 y 4 voces.

Permaneció en Milán hasta por lo menos enero de 1599, cuando vieron la luz los "Psalmi ad Vesperas a 8 voci" dedicados a Eleuterio Albergoni: por el frontispicio y por la dedicatoria resulta todavía organista en San Francisco. Al ambiente milanés también estaba vinculado el dedicatario, provincial de la Orden de los Conventuales Menores, que habían apoyado el traslado de Mortaro a Milán. De la colección se conocen dos reimpresiones, emitidas en 1604 y 1607, ambas acompañadas de una parte para órgano. En 1599 publicó en Milán otra colección (reimpresa en 1608) de música sacra poli coral, "Messe, salmi, motetti et Magnificat a tre cori, attenta agli effetti d’insieme e basata sulla contrapposizione di blocchi omoritmici". En el frontispicio se lee que Mortaro se había trasladado a la Santa Casa di Loreto, a la cual es dirigido un soneto impreso en la contratapa de la reimpresión. Como el "Secondo libro delle Messe, Salmi, Magnificat" (Milán, 1610), también esta antología reúne varios géneros litúrgicos y musicales. En el mismo año Giovanni Antonio Terzi incluyó una canzonetta a 3 voces de Mortaro en el "Secondo Libro de Intavolatura di Liuto" (Venecia, Giacomo Vincenti).

En 1600 salió la publicación de la colección más conocida de Mortaro, el primer libro de "Canzoni da sonare a 4 voci", publicada por Amadino y reimpresa en 1610. La dedicatoria a Costanzo Antegnati, al que el autor pide protección contra los detractores, deja suponer que habría regresado a Brescia. Las canciones de esta colección aparecen en las tablaturas manuscritas de la colección Mauro Foà (Turín, Biblioteca Nacional de la Universidad); algunas también se encuentran en las tablaturas de Bernhard Schmid, Girolamo Diruta y en un manuscrito conservado en Munich (Bayerische Staatsbibliothek). En esta colección se observan fenómenos intertextuales de diversa naturaleza, desde citas explícitas de temas hasta alusiones a módulos rítmico-melódicos recurrentes: por ejemplo, el motivo inicial de "L'Albergona" retoma el de la chanson de Clément Janequin "Orsus, orsus, vous dormez trop", mientras el de "La Tergnanaviene", reimpreso en "La Lombarda" de Giovanni Domenico Rognoni (Milán, 1605), así como "La Bertozza" y "La Morona" se repiten en el Kyrie y en el Gloria de una misa incluida en los "Motetti e dialoghi" de Giovanni Francesco Capello (Venecia, 1615), que presenta características comunes al género típicamente milanés. Desde el 1 de junio de 1601 hasta el 26 de abril de 1602 Mortaro fue primer organista en la catedral de Novara, donde probablemente compuso el primer libro de "Sacrarum cantionum a 4, 5 e 6 voci" (Milan). En vez de la dedicatoria, la colección incluye un poema del mismo músico, por el cual se sabe que fue curado de un ataque de sordera a través de la intercesión de San Francesco. Posiblemente también trabajó en la catedral de Ossaro (Osor, Croacia).

Desde 1602 se pierde su rastro hasta el 20 de marzo de 1606, cuando firmó desde Brescia la dedicatoria del tercer libro de "Missarum atque Sacrarum cantionum a 9 voci", impreso en 10 fascículos (con un partitura para el organista con las líneas de bajo de los dos coros). En 1608 dedicó a los padres del convento bresciano de San Francisco el "Primo Libro delli Salmi", que incluye 19 salmos para 5 voces y bajo continuo. En 1610 apareció en Milán el segundo libro de "Messe, salmi, Magnificat, canzoni da suonare et falsa bordonia 13", publicado con una parte para el organista y dedicado a San Antonio de Padua. La última obra recibida es el segundo libro de "Canzoni da sonare a quattro voci, con due a otto" publicada póstumamente por Alessandro Vincenti en 1623: es también la última colección de canciones publicada por un bresciano. La dedicatoria a Michele Tach está firmada por el editor; la colección incluye 17 canciones a 4 (3 de Leandro Gallerano) y 2 a 8 (1 de Gallerano) y fue impresa en partes separadas para el órgano. Además de las obras conocidas, Mortaro debió publicar otras colecciones, cuya existencia se infiere de la numeración de los libros que sobreviven, o de fuentes indirectas.

La fecha de la muerte es desconocida. Ottavio Rossi, en la breve reseña (de fecha 1619) que dedica a Mortaro en los "Elogi historici di bresciani illustri" (Brescia, 1620), lo da vivo y activo en el convento de San Francisco. A fines del siglo XVII, el escritor Leonardo Cozzando (1620-1702) declaraba que Mortaro 'trabajó excelentemente bien como organista [...] y comunicó a la luz del mundo muchas bellas partes de su raro y peregrino ingenio', y que 'en Brescia cerró los ojos' en 1619. Fue uno de los más importantes compositores de iglesia de transición cuyas obras abarcan las épocas del pre-continuo y del continuo, y su producción también incluye un gran número de canzonetas, algunos madrigales y obras instrumentales, algunos en teclado o tablatura de laúd. La mayoría de su música sacra es para coro doble o triple a la manera veneciana de los Gabrieli, aunque hay motetes polifónicos convencionales en el volumen de 1602 y salmos de cinco partes con continuo en el de 1608 (en un estilo más de avanzada). Los motetes de tres partes, primero publicados en 1598 y reimpresos por lo menos dos veces, en 1603 y 1610, son ejemplos interesantes del estilo concertato en vías de desarrollo. Escrito para dos voces superiores de igual rango con una voz grave de apoyo, la publicación de 1598 incluye un libro de 'partitio' en que las tres voces se colocan en partitura para el intérprete de teclado. En la edición de 1610 este libro es reemplazado por una parte de genuino bajo continuo.

Esta misma textura de trío está clara en los cuatro volúmenes de Mortaro de "Fiammelle amorose", canzonetas con una viveza rítmica agradable, aunque aquí las voces superiores normalmente no son iguales. Cualquier medio que escogiera, sus obras fueron populares y ampliamente diseminadas en antologías durante un período de 40 años.
Actualizado en las técnicas y en los estilos de composición, debe ser considerado como uno de los compositores innovadores de los siglos XVI y XVII (tanto por el uso temprano del estilo concertato, como por haber acompañado sus ediciones de música sacra con partituras dedicadas al órgano). Tuvo gran fama entre los contemporáneos. Adriano Banchieri, en la "Cartella musicale" (1614, tercera edición), lo recuerda con Luca Marenzio, Giovanni Croce, Giovan Giacomo Gastoldi y Lodovico Grossi da Viadana entre los músicos que 'no sólo se han deleitado a sí mismos, sino universalmente a todos los profesores'; y en las "Conclusioni nel suono dell’organo" (1609) menciona sus canciones como ejemplos de estilo 'alegre y lejano'.