Licenciado en arquitectura por la Universidad Politécnica de Milán, Cattaneo se especializó en finanzas empresariales y gestión en el sector inmobiliario en la SDA Bocconi School of Management.^[2]​

De 1989 a 1998, ocupó el cargo de director general de varias empresas italianas del sector de la construcción y el inmobiliario.^[3]​ De 1998 a 2001, Cattaneo fue director de varias empresas energéticas, entre ellas AEM S.p.A. (ahora A2A) como vicepresidente, periodo en el que se encargó de las actividades de distribución de gas en el noreste de Italia como director general de Triveneta Gas S.p.A. y Seneca Gas S.p.A.^[4]​ De 1999 a 2003, fue presidente y director ejecutivo de Fiera Milano S.p.A., el grupo ferial líder en Italia, cuya salida a bolsa supervisó en 2001. Antes de la salida a bolsa, fue responsable de la escisión entre las actividades institucionales de la fundación y las actividades de mercado a cargo de la S.p.A., que se expandió internacionalmente con un aumento de su presencia internacional en más de 30 países.^[3]​

De 2003 a 2005, Cattaneo fue nombrado director general de la cadena televisiva Rai. Fue el director general más joven de RAI S.p.A., la cadena pública italiana. Al año siguiente, bajo su liderazgo, la empresa alcanzó los ingresos más altos de su historia.^[2]​

De 2005 a 2014, Cattaneo fue director ejecutivo de la empresa de infraestructuras Terna S.p.A., operador de la red de transmisión eléctrica italiana y principal operador independiente de redes en Europa.^[5]​ Durante su mandato, desarrolló una estrategia de expansión internacional en Sudamérica y los Balcanes, duplicando el valor de la cotización bursátil y llevando a la empresa a ser reconocida internacionalmente como la mejor acción de servicios públicos de Europa por su rentabilidad total para los accionistas (Premio Edison Electric International, Washington D.C., períodos de 2007 a 2009 y de 2010 a 2012).^[3]​

De 2007 a 2011, Cattaneo también fue presidente de la filial brasileña TERNA Partecipaçoes, un operador privado de redes eléctricas. Durante ese periodo, la filial cotizó en la Bolsa de Valores de BOVESPA y se convirtió en el primer operador privado de redes eléctricas de Brasil.^[3]​

En su cargo como director general de Terna, en 2010, Flavio Cattaneo fue nombrado mejor directivo italiano y ocupó el quinto puesto en la clasificación general del sector energético entre más de 40 ejecutivos europeos.^[6]​ También formó parte del consejo de administración de varias empresas: Generali Assicurazioni (consejero independiente, desde diciembre de 2014 hasta abril de 2016); Domus Italia (presidente, desde marzo de 2015 hasta mayo de 2016); y Cementir Holding S.p.A. (consejero independiente y miembro del Comité de Nombramientos y Retribuciones y del Comité de Control y Riesgos, desde enero de 2008 hasta abril de 2015).^[3]​

De febrero de 2015 a abril de 2016, Cattaneo fue consejero delegado de NTV S.p.A., el primer operador ferroviario privado italiano en el mercado de la alta velocidad ferroviaria (más del 90 % de las ventas se realizan a través del CRM del sitio web). Durante su mandato como director ejecutivo, NTV obtuvo por primera vez unos ingresos netos positivos.^[3]​

Desde marzo de 2016 hasta julio de 2017, Cattaneo ocupó el cargo de director ejecutivo de Telecom Italia, sustituyendo a Marco Patuano, que había dimitido.^[7]​ Durante su mandato, Telecom Italia experimentó un crecimiento y una eficiencia mejorados, incluyendo la realización de un importante y extraordinario cambio en el negocio mediante una importante reorganización de los procesos internos, planes de eficiencia en los costes no esenciales y planes de ingresos. Esto dio lugar a que la empresa aumentara su número de clientes e ingresos hasta niveles no alcanzados en los últimos 10 años, incrementara sus inversiones principales, volviera a situarse a la cabeza del segmento móvil en descargas y cubriera alrededor del 70 % del país con fibra óptica. Antes de su nombramiento como director ejecutivo, ya formaba parte del consejo de administración como consejero independiente desde abril de 2014; también fue miembro del Comité de Nombramientos y Retribuciones hasta marzo de 2015.^[3]​

Las responsabilidades de Cattaneo en Telecom Italia estaban relacionadas con la gestión general de la empresa y del grupo, encargándose de concebir y aplicar planes estratégicos, financieros e industriales. También tenía responsabilidades organizativas, encargándose de la gestión y el desarrollo de los negocios en Italia y Sudamérica.^[8]​

Durante el mandato de Cattaneo, el desarrollo del plan de negocio 2016-2018 incluyó el crecimiento y la mejora de la eficiencia del grupo. Los resultados de este plan se hicieron visibles en el segundo y tercer trimestre de 2016, cuando Telecom Italia registró unos resultados en el mercado nacional sin precedentes desde 2007: +1,4 % de los ingresos consolidados, +8,5 % del Ebitda del grupo, +1 % de los ingresos de la unidad de negocio nacional y un rendimiento global de 1000 millones de euros (frente a los 367 millones de euros alcanzados en el mismo periodo de 2015).^[9]​

Cattaneo volvió a Italo-Nuovo Trasporto Viaggiatori como director general, desde septiembre de 2017 hasta diciembre de 2018.^[10]​ En febrero de 2018, Cattaneo cerró la venta de Italo a GIP (Global Infrastructure Partners, un fondo estadounidense que centra sus inversiones en tres sectores principales: energía, transporte y agua/residuos) por un valor empresarial de 2,4 mil millones de euros,^[11]​ reinvirtiendo en la empresa y manteniéndose como accionista. Desde diciembre de 2018, Cattaneo ocupa el cargo de vicepresidente ejecutivo de Italo - Nuovo Trasporto Viaggiatori.^[12]​

El 27 de abril de 2021 se lanzó Itabus, una empresa privada de transporte en autobús de larga distancia cuyo fundador y accionista mayoritario es Flavio Cattaneo.^[13]​ Entre las figuras clave que participan en la iniciativa se encuentran Luca Cordero di Montezemolo, Giovanni y Lucio Punzo, Angelo Donati e Isabella Seragnoli.^[14]​ Flavio Cattaneo creó Itabus a través de Essecieffe Investment, una empresa que fundó en 2014 para centrarse en iniciativas empresariales y que ya era accionista de Italo.^[1]​

Desde el 29 de abril de 2022, vuelve a ocupar el cargo de miembro del consejo de administración de Assicurazioni Generali, tras haber desempeñado el mismo cargo entre 2014 y 2016.^[1]​

En mayo de 2023, fue nombrado consejero delegado y director general de Enel.^[15]​ En junio de 2023, también fue nombrado vicepresidente de Endesa.^[16]​

En la primavera de 2023, Italo adquirió el 100 % de Itabus.^[17]​ Flavio Cattaneo siguió siendo accionista y vicepresidente de la empresa, pero renunció a todas sus responsabilidades ejecutivas.^[18]​ A finales de abril de 2024, tras la finalización de la adquisición de una participación mayoritaria en Italo por parte del Grupo MSC, Flavio Cattaneo vendió sus acciones y renunció a todos los cargos que ocupaba anteriormente. En mayo de 2024, renunció voluntariamente a su indemnización por despido de Enel, que ascendía a aproximadamente 10 millones de euros, equivalentes a 24 meses de salario.^[19]​ En noviembre de 2024, presentó el Plan Estratégico 2025-2027 de Enel, que incluía inversiones por un total de 43 000 millones de euros.^[20]​ El 24 de abril de 2025, fue reelegido miembro del consejo de administración de Assicurazioni Generali.^[21]​

• En 2011, fue nombrado Caballero del Trabajo.^[22]​
• En diciembre de 2011, fue nombrado «Hombre del año» por Staffetta Quotidiana.^[23]​
• En diciembre de 2016, fue elegido «Gerente del año» en una encuesta lanzada por Milano-Finanza, en reconocimiento a las mejoras industriales logradas por el Grupo Telecom Italia, incluido el aumento de los ingresos en los servicios móviles y de línea fija durante los primeros nueve meses del año.^[24]​

• Premio EEI International Utility Award a la empresa de servicios públicos europea con mejor rendimiento según la evolución bursátil durante el periodo 2006-2009.^[25]​
• Premio EEI International Utility Award a la empresa de servicios públicos europea con mejor rendimiento según la evolución bursátil durante el periodo 2010-2012.^[26]​
• Premio Lombard Elite Award, por su contribución a la mejora de la competitividad de Italia.^[3]​

Cattaneo está casado con la actriz italiana Sabrina Ferilli.^[27]​

• Biografía en el sitio web de Enel