Проявив ещё ребёнком незаурядные способности в игре на скрипке, Локателли был отправлен в Рим для учёбы под руководством Арканджело Корелли. Там Локателли работал капельмейстером, а в 1725 году занял эту должность в Мантуе. О его жизни и деятельности сохранилось очень мало сведений, однако известно, что после многолетних концертных гастролей по городам Европы (Венеция, Мантуя, Берлин, Мюнхен, Дрезден, Кассель) он в 1729 поселился в Амстердаме, где занимался педагогической деятельностью. Среди его учеников был Жан-Мари Леклер.
Капитальным сочинением Локателли является цикл концертов «Искусство скрипки», содержащий 12 сольных концертов, включающих в себя 24 длинных каденции в форме каприччо (состав концертов: скрипка соло, 2 скрипки, альт, виолончель и бассо континуо (изданы в 1733 году). Имя Локателли связано также с развитием сонатной формы. Считается одним из первых представителей программной инструментальной музыки (скрипичный концерт № 6 «Плач Ариадны», «Траурная соната» и др.).