Ha iniziato gli studi musicali come flautista all'Istituto Musicale di Aosta, dedicandosi successivamente allo studio del canto con G.Valdengo, A.Pola, Franca Mattiucci, B.M.Casoni e attualmente con A.Ferrarini. Ha poi affinato gli studi di tecnica vocale all'Accademia Musicale “Catalani” di Senigallia, alla Fondazione Toscanini di Parma, all'Accademia Rossiniana di Pesaro e all'Accademia Internazionale di Lirica “Katia Ricciarelli” di Parma. Vincitore di numerosi Concorsi Internazionali, nel 1995 Federico Longhi ha iniziato la sua carriera professionale operistica che già nel 2000 lo ha visto interpretare svariati ruoli accanto a celebrità internazionali quali Katia Ricciarelli, José Cura, Francesca Patanè e Renato Bruson.

Nel settore della Musica da Camera, ha collaborato con il Duo Chitarristico G.Rosetta; con il pianista Giulio Zappa ha affrontato un vasto repertorio di Musica Francese. Nell'anno 2000 ha partecipato alla produzione dell'opera Tosca, prodotta e trasmessa da RAI2.

Ha partecipato al fianco di Katia Ricciarelli e con il Coro "Emile Chanoux" al Concerto "San Grato 2001" in Aosta.

Nel 2002 ha cantato a Lecce nel Gianni Schicchi per la regia di Pippo Baudo, e nella Tosca con Daniela Dessì. Ancora nell'estate 2002 ha partecipato al "Concert du Printemps" nella Cattedrale di Aosta cantando al fianco di Cecilia Gasdia e con il Coro "Emile Chanoux". Al Festival Pucciniano di Torre del Lago ha cantato nella Manon Lescaut  prima e con Andrea Bocelli poi nella Madama Butterfly. In seguito con il Teatro alla Scala di Milano ha peso parte alla Tournée in Sud Africa per una serie di Concerti.

Nel Settembre 2003 Federico Longhi è per un tour concertistico a San José in Costarica, dove viene invitato dall'Università di Stato per tenere un Master Class in Vocalità e Opera Lirica Italiana; da ricordare anche il "Concerto di Natale" al Teatro Regio di Torino.

Per la stagione lirica 2004 partecipa alla Madama Butterfly nelle celebrazioni del 50esimo Anniversario del Festival Pucciniano di Torre del Lago, alla Traviata all'Arena di Verona, ad una Tournée prima con il Barbiere di Siviglia ed in settembre, come uno dei protagonisti delle Celebrazioni per il Centenario della Madama Butterfly in Giappone con il Festival Pucciniano di Torre del Lago.

Da ricordare come importanti pietre miliari della sua  carriera in costante ascesa La Bohème all'Arena di Verona nel 2005 diretta da D.Oren, La Fanciulla del West al Festival Pucciniano di Torre del Lago (della quale è stato realizzato un Dvd), e Malombra di M.E.Bossi al Teatro Comunale di Bologna che ha rappresentato un suo personale debutto in quel Teatro. Al Teatro Filarmonico di Verona Federico Longhi è il protagonista principale dell'opera Una notte nel bosco di A. Zanon.

Fuori dal suo repertorio usuale, Federico Longhi ha anche prodotto insieme al quintetto "PenTan’go!" un CD "Vos sos El Tango" con una apprezzata interpretazione di musiche originali di A.Piazzolla, C. Gardel e S. Palumbo. Sempre nel 2005 per la direzione del M° Mauro Trombetta esegue i Carmina Burana di Orff al Castello di Sarre.

Nel 2006 Federico Longhi è il protagonista de Il Barbiere di Siviglia di Rossini, del Don Pasquale di Donizetti e della Via Crucis di Listz al Teatro Filarmonico di Verona seguite all' Arena di Verona da I Pagliacci di Leoncavallo, e Madama Butterfly di Puccini, per la regia di F. Zeffirelli.

Ha, inoltre, cantato in numerosi concerti con grande successo di pubblico e critica non solo in Italia ma anche in Argentina, Brasile, Giappone e in molte capitali europee.

Dopo aver prodotto e partecipato alla produzione DVD de La Via Crucis di Liszt ad Aosta per la regia di Daniele de Plano, nel  2007 Longhi è stato tra i protagonisti del Festival di Musica Sacra di Monaco-Montecarlo con la Passione secondo Marco di Perosi, accompagnato dall’Orchestra Sinfonica di Sanremo; ha eseguito poi i Carmina Burana di Orff, di cui è da anni un interprete di riferimento, a Porto Cervo, Venezia e  S. Donà.

L’estate 2007 l’ha visto di nuovo impegnato all’ Arena di Verona con La Bohème e Il Barbiere di Siviglia.

A fianco di Arnoldo Foà in una nuova produzione della Maria de Beuenos Aires di Piazzola al Casinò de Saint-Vincent, e come Marcello ne La Bohème al Teatro Coccia di Novara e al Teatro Sociale di Mantova  per la regia di Aldo Tarabella.

Il 2008 lo ha visto protagonista nel Nabucco di G.Verdi al Festival KiemseeFestival, nuovamente all’Arena di Verona partecipando al Rigoletto di G.Verdi, ne I Pagliacci di R.Leoncavallo (ruolo di Silvio) a Mantova, vari concerti Lirici e Sacri (da segnalare il Requiem di Faurè).

Nel 2009 è ancora in tournée con la Maria di Buenos Aires di A.Piazzolla e i Carmina Burana di C.Orff. Canta , poi, al Puccini Opera Festival ne La Bohème (ruolo Schaunard) e al Teatro Massimo di Palermo nello spettacolo Bianco Rosso e Verdi (dir.F.Villard) e nel Rigoletto (dir.K.L.Weelson). Nel mese di novembre esegue il Requiem di Duruflè. Il suo ultimo impegno è stata la nuova produzione dell’opera Il Vestito nuovo dell’Imperatore di Paolo Furlani al Teatro Carlo Felice di Genova .

Il 2010 lo vedrà nuovamente nel ruolo di Silvio ne I Pagliacci e Figaro ne Il Barbiere di Siviglia in diverse produzioni.