Andrea Vallati ha conseguito la laurea in Ingegneria meccanica e il dottorato di ricerca in Fisica Tecnica.
È professore associato di Fisica Tecnica (ing-ind 10) presso la Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale della Sapienza Università di Roma. È membro del Corso di Dottorato di Ricerca in Energia e Ambiente della Sapienza Università di Roma e membro della Commissione Finale di Dottorato di Ingegneria Meccanica del Politecnico di Cracovia. Entra a far parte del Dipartimento DIAEE della Sapienza Università di Roma. È responsabile del Laboratorio di Energia e Termodinamica del DIAEE.
È revisore per diverse riviste scientifiche, tra cui Applied Thermal Engineering, Energies, International Journal of Numerical Methods for Heat and Fluid Flow, Sustainability, Heat Transfer Engineering, Applied Energy, nonché per conferenze internazionali (UIT, International Conference on Computational Heat and Mass Transfer) ed è membro del comitato editoriale di Progress in Computational Fluid Dynamics, An International Journal, Journal of Power Technologies e Rynek Energii. È stato anche membro di comitati organizzativi di conferenze internazionali e presidente locale di ICCHMT2019. È stato, ed è attualmente, il coordinatore scientifico di diversi progetti di ricerca finanziati dalla Sapienza Università di Roma.
I suoi attuali interessi di ricerca includono il risparmio energetico, l'energia e gli edifici, la CFD in ambiente esterno e interno, l'efficienza energetica, l'ottimizzazione dei sistemi HVAC e il trasferimento di calore sopra il suolo. È autore o coautore di oltre 80 lavori scientifici sul trasferimento di calore, la termodinamica applicata e il risparmio energetico, 39 dei quali pubblicati su riviste internazionali peer-reviewed. L'indice hindex è 20 (indice Scopus).