Après des voyages d'études et des séjours à Florence (1802-1804) et à Rome (1805-1807), il revient pour être professeur à l'Académie de Dresde puis son directeur en 1810. En 1823, il fut nommé inspecteur de la Gemäldegalerie Alte Meister et son directeur artistique en 1834.
Friedrich Matthäi est le dernier représentant d'un classicisme tardif. Il est mort à Vienne lors du retour d'un voyage en Italie.