Federico Longhi begann sein Musikstudium als Flötist am Musikinstitut Aosta und erhielt sein Gesangstudium bei verschiedenen Professoren wie G. Valdengo, A. Pola, F. Mattiucci, B.M. Casoni und A. Ferrarini. Im Rahmen verschiedener Akademien, u.a. der Accademia Musicale „Catalani“ in Senigallia, Fondazione Toscanini in Parma, Accademia Rossiniana in Pesaro oder auch die Accademia Internazionale di Lirica „Katia Ricciarelli“ in Parme, perfektionierte er seine Stimmtechnik. Er ist Preisträger mehrerer internationaler Wettbewerbe.

Seine szenische Laufbahn begann im Jahre 1995 mit der Partie des Figaro in Barbiere di Siviglia. Seitdem hat er bereits an allen italienischen Haupttheatern gesungen wie dem Teatro Regio in Turin, Teatro Verdi in Triest, Teatro Massimo in Palermo, Teatro dell' Opera in Rom, Teatro Communale in Bologna, Teatro Filarmonico in Verona, Teatro Carlo Felice in Genua sowie bei berühmten Festspielen wie der Arena von Verona oder dem Festival Puccini in Torre del Lago mitgewirkt.

Sein internationales Renommee erhielt er durch zahlreiche Einladungen ins Ausland. Er singt an der Seite der größten Opernsänger und unter der Leitung anspruchsvoller Dirigenten wie Riccardo Muti, Gianandrea Noseda, Daniel Oren, Yutaka Sado, Fabio Luisi, Fabio Carminati, Andrea Battistoni, Christopher Hogwood, Bruno Bartoletti und arbeitet mit Regisseuren wie Franco Zeffirelli, Hugo De Ana, Pier Luigi Pizzi, Cristina Muti, Ettore Scola, Francesco Esposito sowie Arnaud Bernard zusammen. Zu seinen Partien zählen u.a. Haly in Italienerin in Algier, Küster in Tosca, Masetto in Don Giovanni, Morales in Carmen sowie Escamillo, den er sogar in China gesungen hat.

Seit einigen Spielzeiten erweitert er sein Repertoire mit Rollen wie Nabucco, Giorgio Germont in La traviata (in Palermo und Maribor) oder auch Ford in Falstaff, einer Partie die er insbesondere unter der Leitung von Riccardo Muti singt.

Dank der aktuellen Entwicklung seiner Stimme gab er sein erfolgreiches Debüt in der Titelrolle des Falstaff am Landestheater Linz im September 2016. Im vergangenen März hatte er ebenfalls sein Debüt in der Titelpartie des Rigoletto in Verona und hat sie im Mai 2017 an der Oper von Nizza erneut gesungen. Im Oktober singt er die Partie des Amonasro/Aida unter Riccardo Muti am Teatro Alighieri in Ravenna. Ab November 2017 singt er den Rigoletto auf Einladung des Landestheaters Linz.

2019 wird er sein Verdi-Repertoire mit der Rolle des Guy de Montfort/Les Vêpres siciliennes für das Mainfranken Theater Würzburg erweitern.