Mattia Gavazzi est issu d'une famille de cycliste. Son père Pierino a été coureur professionnel de 1973 à 1992 et son frère aîné Nicola Gavazzi a été cycliste professionnel de 1999 à 2004[1].
En amateur, Mattia Gavazzi est vainqueur d'étape sur le Baby Giro en 2004. Cette année-là, il est contrôlé positif à la cocaïne, ce qui lui vaut une suspension de 14 mois entre et [2].
Mattia Gavazzi commence sa carrière professionnelle en 2006 dans l'équipe Team LPR. À la mi-saison, il rejoint la formation Amore e Vita. Auteur de plusieurs places d'honneur durant cette saison, il est recruté l'année suivante par Kio Ene. Il remporte six victoires durant l'année, dont trois étapes du Tour de Normandie, démontrant son talent de sprinter.
Gavazzi change à nouveau d'équipe en 2010 et intègre Colnago-CSF Inox. Lors du prologue de la Semaine cycliste lombarde, en avril, il fait l'objet d'un contrôle positif à la cocaïne. Le tribunal antidopage du Comité olympique national italien (CONI) lui inflige une suspension de six ans, puis la réduit à deux ans et demi en raison de sa coopération avec les enquêteurs du CONI. Sa victoire d'étape lors de la Semaine lombarde est annulée. Il est autorisé à courir de nouveau en compétition à partir du [3].
Le , il est annoncé que Gavazzi est provisoirement suspendu par l'UCI pour un contrôle positif à la cocaïne lors du Tour du lac Qinghai 2015. Il s'agit de son troisième contrôle positif à cette substance au cours de sa carrière[6]. Il est retiré de l'effectif le et suspendu quatre ans avec effet rétroactif à compter du [7].