Marco Momi étudie le piano et la musique de chambre avec Antonio Ballista et la composition avec Fabio Cifariello Ciardi de 2001 à 2006 au conservatoire de Pérouse. En 2005, il se forme au Conservatoire Royal de La Haye (Pays-Bas), et, l’année suivante, il obtient un diplôme en composition du conservatoire de Strasbourg, sous la tutelle d’Ivan Fedele. Il suit les cours de Yan Maresz à l’Ircam en 2007-2008 et ceux de Darmstadt en 2002, 2006 et 2008, dont il est lauréat du festival en 2006 et en 2008. De 2007 à 2009, il suit les deux années du cursus de composition et d’informatique musicale de l’Ircam.

Par ailleurs, Marco Momi étudie la direction d’orchestre avec Ennio Nicotra de 1998 à 2004 et il obtient en 2009 un doctorat à l’Académie nationale de Sainte-Cécile à Rome, sous la direction d’Ivan Fedele.

Ses œuvres sont données dans de nombreux festivals, comme Nuova Consonanza à Rome (2003, 2004), le 14^e Congrès mondial du saxophone de Ljubljana en Slovénie, Music Today à Séoul (2005), Gaudeamus à Amsterdam (2005, 2006, 2007), le festival de Darmstadt, et Musica à Strasbourg (2005, 2008), par des ensembles comme le Nieuw Ensemble, le Duo Disecheis, l’ensemble Cronophonie, l’ensemble ASKO, l’ensemble Algoritmo et le Quatuor de Saxophones de Strasbourg.

Plusieurs de ses pièces sont couronnées de prix, comme Tre Aforismipour laquelle il reçoit le premier prix au Concours international G.E.R.M.I à Rome. Le projet What’s Next est présélectionné par l’association Nuova Consonanza à Rome en 2003 et donne naissance à la pièce Hox on Beckett. Marco Momi obtient le prix Rotary en 2000, le deuxième prix au Troisième Concours international de Séoul en 2005 de la catégorie « jeunes compositeurs », le deuxième prix au concours européen Rodio de Bari (Italie) ainsi que le premier prix de l’International Alkmaar Organcommission d’Alkmaar (Pays-Bas) en 2006 et le prix « Call-CEMAT » à Rome en 2007. En 2008, il reçoit le Kranichsteiner Music Prize de la ville de Darmstadt.

En 2009 sont créées Ludica, pour percussions et électronique, par l’ensemble Slagwerk Den Haag et Iconica III par le Neue Vocalsolisten Stuttgart. Parmi ses travaux récents, citons une  collaboration avec l’artiste visuelle Chiara Vecchiarelli et l’ensemble Hic et Nunc, intitulée Ruine d’image et une pièce pour l’ensemble NiIkel, commandée par la Fondation Ernst von Siemens. Sa pièce pour le Cursus 2 de l’Ircam, Iconica IV,pour trio à cordes, flûte, clarinette, piano préparé et électronique, est créée en juin 2010 à la Cité de la musique par l’Ensemble intercontemporain dans le cadre du festival Agora.

En 2010, Marco Momi est compositeur en résidence à l’Académie des arts de Berlin, en 2012 à la Fondation Banna Spinola per l’Arte. Par ailleurs, il enseigne dans des conservatoires et des universités en Italie et en Corée du Sud et donne des cours d’harmonie et de méthodologie d’analyse au conservatoire de Brescia. Actuellement il enseigne la composition au concervatoire de Sassari. Ses œuvres sont publiées par Nuova Stradivarius (Milan), Suvini Zerboni (Milan) et depuis 2015 par les éditions Ricordi.