Лееви Антти Мадетойя родился в семье моряка Антти Мадетойя в Оулу. Ещё до рождения Лееви отец будущего композитора отправился на заработки в США, где вскоре умер от туберкулёза, так и не увидев своего сына. Лееви Мадетойя и его брат были воспитаны своей матерью Анной Хюттинен. Мадетойя получил музыкальное образование в Хельсинки, Париже, Вене и Берлине. Среди его педагогов были такие выдающиеся музыканты как Ян Сибелиус, Венсан д’Энди и Армас Ярнефельт.
Он дебютировал в качестве композитора в 1910 году в Хельсинки с концертом, состоящим из его сочинений. Творчество композитора испытало серьёзное влияние финской народной музыки, а также музыки его учителя Яна Сибелиуса и французских импрессионистов. Творческое наследия Мадетойя довольно разнообразно: оно включает в себя как вокальную и камерную музыку, так и симфоническую и оперную.
Как дирижёр Лееви Мадетойя работал с оркестрами Хельсинки и Выборга. Более 20 лет он преподавал теорию и историю музыки в Музыкальном институте Хельсинки.
В 1983 году именем Лееви Мадетойя был назван новый концертный зал в Оулу, в котором базируется симфонический оркестр Оулу.