Matteo Nannini började karta 2010 vid sex års ålder . Nannini deltog i olika nationella mästerskap och vann sitt första kartlopp 2012 och sitt första kartmästerskap med Trofeo Academy Championkart 2014 . 2015 bytte Nannini från 50 cc till 125 cc, men ett särskilt undantag gjordes för Nannini eftersom han fortfarande var för ung. 2016 vann Nannini Trofeo dei Campioni och ROK Cup Italy . 2016 registrerade sig Nannini för första gången vid Kart-världsmästerskapet i Sakhir , Bahrain , men eliminerades i de inledande omgångarna. År 2017 deltog han i European Kart Championship och avslutade säsongen på 37: e plats av totalt 71 deltagande racingförare. I år deltog Nannini också i WSK Champions Cup och WSK Super Master Series , men slutade på baksidan av båda tävlingsserierna. Under de åtta år som var aktiva i karting deltog Nannini i 98 officiella kartmästerskapslopp och vann 30 av dem.
Junior formel sport
År 2018 deltog Nannini för första gången i testkörningar med en Formel 4-racerbil och gick därmed över till juniorformelracing. År 2019 tävlade Nannini i fyra olika tävlingsserier, inklusive två Formel 4 och två Formel 3 mästerskap. Under den spanska Formel 4-säsongen uppträdde han bara den första tävlingshelgen på Circuito de Navarra och missade bara pallen i de två första tävlingarna; i det tredje loppet gick han i pension. I Förenade Arabemiraten vann Nannini mästerskapet 68 poäng före Joshua Dürksen , Nannini vann sju tävlingar under säsongen och var på pallen 16 gånger av totalt 20 tävlingar. Vid Formel Regional European Championship deltog Nannini i fem av totalt åtta tävlingshelger och placerade regelbundet på poängen. I slutet av Formel Renault Eurocup tävlade Nannini som gäststart på Yas Marina Circuit i Abu Dhabi och nådde tionde och femte plats. Efter dessa två lopp deltog Nannini i de två kollektiva testdagarna som arrangerades av Renault för Eurocups nybörjare och uppnådde de snabbaste varvtiderna i båda fallen.
2020 steg Nannini äntligen till Formel 3-kategorin och, förutom FIA Formula 3 Championship , tävlade igen för en tävlingshelg i Montmeló vid Formel Regional European Championship . Han uppnådde positionerna nio, åtta och sex. I Formel 3-mästerskapet som hölls som en del av det stödjande programmet för Formel 1 fick Nannini en plats på det schweiziska tävlingslaget Jenzer Motorsport . Nannini uppnådde bara poängen i de två tävlingarna i Montmeló; Italienaren avslutade sprintloppet på tredje plats medan han korsade mållinjen på tionde plats i huvudloppet.