Santtu-Matias Rouvali aloitti lyömäsoitinopinnot vuonna 1992 yksityisesti Jorma Alanteen johdolla Lahdessa. Hän siirtyi sen jälkeen Lahden konservatorioon, jossa häntä opetti Olli-Pekka Martikainen. Vuonna 2004 Rouvali jatkoi opintojaan Sibelius-Akatemian nuorisokoulutuksessa. Samana vuonna hän jo edusti Suomea Eurovision nuorten solistien kilpailussa Sveitsin Luzernissa. Seuraavana vuonna Rouvalin opinnot jatkuivat Akatemian solistisella osastolla. Tuona aikana hän kävi tunneilla myösTanskassa Christian Martinezin johdolla. Santtu-Matias on esiintynyt solistina mm. Radion sinfoniaorkesterin, Lahden kaupunginorkesterin sekä Mikkelin kaupunginorkesterin kanssa.
Opiskellessaan lyömäsoittimia, Rouvali kävi Sibelius-Akatemian orkesterinjohdon nuorisokoulutuksessa opettajanaan Jorma Panula. Samaan aikaan hän opiskeli yksityisesti Hannu Linnun johdolla. Vuonna 2007 Rouvali haki kapellimestariluokalle ja niinpä opinnot jatkuivat pääaineena orkesterinjohto, opettajana professori Leif Segerstam.
Kesällä 2009 Santtu toimi Sakari Oramon assistenttina Kokkola oopperassa, jossa hän johti Sebastian Fagerlundin Döbeln- oopperan yhden näytöksen. Seuraavana syksynä Rouvali teki debyyttinsä suuren orkesterin edessä, kun hän johti lyhyellä varoitusajalla RSO:n konsertin. Rouvali on johtanut monia suomalaisia orkestereita, mm. Lahden kaupunginorkesteria, Tampere Filharmoniaa, Keskipohjanmaan kamariorkesteria, Kymi Sinfoniettaa, Lapin kamariorkesteria sekä Tapiola Sinfoniettaa. Rouvali aloitti Tapiola Sinfoniettan taiteellisena partnerina syksyllä 2011.
Syksyllä 2010 Rouvali teki debyyttinsä Haagin filharmonikkojen kanssa, joka johti useisiin uusintakutsuihin Hollannissa. Syksyllä 2011 Rouvali johtaa Haagin filharmonikkoja Saksan kiertueella yhdessä ylikapellimestari Neeme Järven kanssa. Tulevina kausina Rouvali vierailee mm. City of Birminham Symphony Orchestran, Los Angelesin filharmonikkojen, Tanskan RSO:n, Tokyo Symphonyn, Grand Rapids Orchestran, Gothenburgh symphonyn ja Frankfurtin radion orkesterin luona. Syksyllä 2011 alkaa myös pitkä yhteistyö Los Angelesin filharmonikoiden kanssa, jossa Rouvali työskentelee säännöllisesti Gustavo Dudamelin kanssa. Suomessa Rouvali vierailee säännöllisesti RSO:n kanssa.
Rouvali toimii myös Se ensemblen kapellimestarina ja on yksi Se ensemblen perustajajäsenistä.