Après ses études au lycée de Bastia, puis à l'École de médecine de Marseille, Charles Mattei fut chef de clinique médicale.
Médecin auxiliaire pendant la guerre, il passa, à son retour, le concours de médecin des hôpitaux et, en 1932, fut professeur de clinique médicale à la nouvelle faculté de médecine de Marseille.
Il forma de nombreux praticiens et consigna son enseignement dans divers ouvrages dont la Clinique médicale pratique constitue la somme didactique.
L'un des premiers, il utilisa la pénicilline et la streptomycine dans le traitement de la tuberculose.
Il devint, au milieu du XXe siècle, l'une des figures médicales les plus admirées de Marseille. Il fut reçu à l'Académie de Marseille le 18 avril 1958.