Andrea Poli est un milieu de terrain. A mi-chemin entre l’attaque et la défense, il est ce genre de milieu capable de tout faire sur un terrain : récupérer, marquer ou faire marquer. Défensivement, il profite de son endurance pour presser et sa bonne lecture de jeu pour intercepter. Offensivement, c’est en véritable boulet de canon qui se projette vers l’avant surprenant ainsi les lignes arrières. Poli jouit également d’un jeu de passe intéressant et d’une panoplie technique au dessus de la moyenne.

Au cours de la saison 2006-07, Andrea Poli fait ses débuts en Serie B au sein de son club formateur de Treviso. L’été 2007, la Sampdoria achète le joueur en copropriété avant de le recruter définitivement six mois plus tard. Il s’entraîne régulièrement avec l’effectif pro afin d’apprendre beaucoup au contact de Sergio Volpi dont il est le successeur désigné et fait ses débuts en novembre 2007. Parallèlement, Poli remporte la Coupe d’Italie Primavera ainsi que le Scudetto, se distinguant comme l’un des tout meilleurs sur le terrain lors de la finale. Durant la saison 2008-09, il est envoyé en prêt en Serie B à la Sassuolo où il explose. Il revient ensuite à la Sampdoria et s’y impose comme titulaire, devenant un des joueurs clé des blucerchiati. Quand son club est relégué en Serie B, il est prêté à l’Inter lors du mercato d’été 2011. Arrivé blessé, il met du temps à trouver du temps de jeu, mais ses prestations sous le maillot nerazzurro sont plus que satisfaisantes, l’Inter décide cependant de ne pas lever l’option d’achat et Poli retourne à la Sampdoria. Il a connu toutes les sélections de jeunes italiennes avant de faire ses débuts avec les A en aout 2012 contre l’Angleterre puis de faire partie régulièrement du groupe de Prandelli, après une bonne saison, il retourne à Milan, cette fois chez les rossoneri qui l’achètent en copropriété. Après une bonne saison où il retrouve notamment la Nazionale, il est racheté entièrement.