Hermano del compositor y organista Gasparo Sartorio y del arquitecto Girolamo Sartorio, que también tenían conexiones con el teatro. Más allá de los archivos de nacimiento, no se dispone de antecedentes sobre sus orígenes y sobre sus estudios musicales. La primera información conocida sobre Sartorio se relaciona con el montaje de su primera ópera, "Gl'amori infruttuosi di Pirro", en el Teatro di San Giovanni Grisostomo en Venecia  el 4 de enero de 1661. Su segunda ópera, "Seleuco", no se produjo sino cinco años después en el Teatro San Luca el 16 de enero de 1666.

En 1666 Sartorio viajó a Alemania para asumir el puesto de Kapellmeister del Duque Johann Friedrich de Brunswick-Lüneburg; sólo meses después que el duque había asumido autoridad sobre Calenberg, luego que su hermano mayor George William heredara el Principado de Lüneburg. Frederick gobernó sobre la subdivisión de Calenberg del ducado desde 1665 hasta su muerte catorce años después.

Edición discográfica de obras de Amntonio Sartorio

Friedrich se había convertido al catolicismo romano en 1651 e instituyó el rito católico en su corte; de acuerdo con ello escogió  a Sartorio, un católico, como Kapellmeister. El duque había conocido a Sartorio en una de sus cuatro visitas a Italia, uno de cuyos viajes fue con el propósito de prestar ayuda al importante ejército de la república de Venecia contra los Turcos. Sartorio empezó sus deberes como Kapellmeister el domingo de Trinidad de 1666, poco después que el nuevo palacio del Duque en Herrenhausen cerca de Hannover había sido terminado.

Como Kapellmeister, Sartorio tenía a su disposición seis instrumentistas y siete a ocho cantantes, la mayoría de los cuales eran italianos. Para el grupo Sartorio compuso música para la Capilla, una misa brevis y varios salmos de vísperas y cantatas tanto en el estilo antiguo como en el estilo moderno. Además, el repertorio del grupo incluía misas, motetes y salmos de Henri Dumont, Bonifatio Gratiani y Orazio Tarditi. Alguna de la música del grupo fue descubierta en 1958 en el fuelle de un órgano en el pueblo de Hüpede.

Sartorio trabajó en Hannover hasta 1675, durante cuyo tiempo volvió frecuentemente a Venecia en el invierno, para componer óperas para el Carnaval y contratar músicos para el servicio en la corte. Su primer viaje a su ciudad natal fue en 1666-1667. Durante este tiempo su notable doble ópera "La prosperità d'Elio Seiano" y "La caduta d'Elio Seiano", se produjo el 15 de enero y el 3 de febrero de 1667. Originalmente el libretista, Nicolò Minato, había pensado que las dos obras fueran realizadas en tardes sucesivas, pero parece que o Sartorio o la dirección del teatro cambiaron esta decisión.

La segunda visita de Sartorio a Venecia fue para el Carnaval de 1669-70, durante la cual se presentó su siguiente ópera, "L'Ermengarda regina de' longobardi". El libretista, Pietro Dolfin, amigo de Sartorio y del Duque Johann Friedrich, administró los palcos del teatro del duque y mantuvo correspondencia regularmente con él entre 1669 y 1678. La próxima estancia de Sartorio en Venecia duró un año entero, desde enero o febrero de 1672 hasta el Carnaval de 1672-73. El 19 de febrero de 1672 su ópera más conocida, "L'Adelaide", se dio por primera vez. El libreto es de nuevo de Dolfin, que reelaboró algunas de las arias de Gissilla (la soprano) en una cantata agregandole recitativos. Sartorio parece haber respondido al deseo de Dolfin de poner música a los recitativos, por que existe una Cantata di Gissilla; se concibió al parecer para una alumna de Dolfin llamada Lucretia, que había cantado un papel en la ópera, probablemente el de Gissilla.

Se suponía que Sartorio volvería a Hannover la primavera siguiente después del estreno de "L'Adelaide". Sin embargo la mala salud le impidió viajar y fue motivado para quedarse debido a una invitación para escribir una de dos óperas para el Teatro di San Luca, para ser representada en el Carnaval del año siguiente. El Duque asintió a la larga estancia de Sartorio principalmente debido a una larga y persuasiva correspondencia escrita por Dolfin expresando su preocupación sobre la salud física de Sartorio y destacando el honor de haber sido solicitado para escribir la ópera. Francesco Cavalli fue el otro compositor encargado de escribir una ópera. Sin embargo, el "Massenzio" de Cavalli, aunque entró en ensayos, fue encontrado inapropiado por los gerentes del teatro "por falta de ariettas espiritosas". Por consiguiente le dieron el encargo de escribir su propia música a Sartorio sobre el mismo libreto sólo 13 días ante del estreno, que fue el 25 de enero de 1673. El trabajo que Sartorio produjo contenía 78 arias y dúos. Su otra ópera para el San Luca, "L'Orfeo", fue estrenada antes, el 14 de diciembre de 1672.

Basílica de San Marco, Venecia

Después de pasar dos  años más en Hannover, Sartorio dejó definitivamente el servicio del Duque  Johann Friedrich en abril de 1675, aunque él se siguió nombrando como compositor de la corte de Friedrich en los manuscritos de sus óperas restantes. A su partida, el Duque le dio un regalo de 50 thalers y una cadena de oro. Ambos permanecieron en buenos términos y mantuvieron correspondencia a menudo sobre  negociaciones con cantantes o visitas en su nombre a las damas enclaustradas.

Sartorio se estableció en Venecia en 1675, fijando su residencia en el barrio de San Giovanni Grisostomo de la ciudad. Ganó el puesto de vice maestro di cappella de la Basilica de San Marcos, derrotando estrechamente a Carlo Grossi para el cargo y asumiendo su posición allí el 7 de mayo de 1676. Un juego de salmos de ocho partes para dos coros que escribió para la basílica se publicó en 1680; siendo curiosamente su único volumen impreso de música. El 17 de diciembre de 1676 su ópera "Giulio Cesare in Egitto" fue estrenada en Venecia con un éxito rotundo. Compuso cuatro óperas más entre 1677 y 1679. Escribió en total 15 óperas, cantatas y música vocal sacra. En el año 1680 Sartorio publicó un Libro de Salmos a 2 coros y 8 voces, “All’uso della Serenisse Capella Ducale di San Marco”.

Hacia fines de 1680 empezó a componer otra ópera, "La Flora", pero murió antes de poder terminar la obra. Había estado enfermo durante siete meses antes de su muerte. El Teatro San Angelo había encargado "La Flora", y no queriendo dejarla, contrataron a Marc'Antonio Ziani para terminarla. La ópera se representó más tarde en ese teatro como la primera ópera de la nueva estación de Carnaval. Giovanni Legrenzi lo sucedió como vice maestro di cappella de la Basilica de San Marcos.