Nato a Crema, nella Repubblica della Serenissima, entrò prestissimo come cantore nella cappella di San Marco, diretta allora da Claudio Monteverdi, che lo prese sotto la sua protezione e lo formò. Nel 1640 ottenne il prestigioso incarico di primo organista nella stessa chiesa e in seguito quello di maestro della cappella ducale. Nella sua musica vocale e nei numerosi melodrammi è evidentissima l'influenza moteverdiana e dei nuovi caratteri del "recitar cantando" elaborato dalla Camerata dei Bardi.
Mazzarino lo chiamò a Parigi su consiglio del suo segretario particolare Francesco Buti, ove gli fu commissionata un'opera per celebrare le nozze del giovane Luigi XIV con l'infanta Maria Teresa di Spagna: il 22 novembre 1660, nella galleria superiore del Louvre, viene rappresentato l'Ercole Amante, scritto da Cavalli in collaborazione con l'allora giovanissimo J.B. Lully.
La scarsa dimestichezza del pubblico francese con lo stile e la lingua italiana fecero sì che l'opera non avesse un grande successo: solo i balletti composti dal musicista fiorentino, che godeva di sempre crescenti favori da parte del re, furono apprezzati e replicati singolarmente.
L'Ercole Amante (1660)
La calisto, Ballo di Orsi, atto I scena 14