Il 17 agosto 2023 è stato acquistato a titolo definitivo dal {{Calcio Cagliari|N}} per 5 [[Euro|milioni di [[Euro|€]] (più 2 milioni di bonus),<ref name=":0">{{Cita news|url=https://www.unionesarda.it/sport/calcio/cagliari-prati-da-record-la-cessione-della-spal-e-la-piu-ricca-nella-storia-della-serie-c-jht4o88n|titolo=Cagliari, Prati da record: la cessione della Spal è la più ricca nella storia della Serie C|pubblicazione=[[L'Unione Sarda]]|data=16 agosto 2023|accesso=28 settembre 2023}}</ref><ref name=":1">{{Cita web|url=https://www.lospallino.com/2023/08/17/matteo-prati-e-stato-ceduto-a-titolo-definitivo-al-cagliari/|titolo=Matteo Prati è stato ceduto a titolo definitivo al Cagliari|cognome=Vissoli|nome=Tommaso|data=28 settembre 2023}}</ref> firmando un contratto quinquennale.<ref name=":1" /><ref>{{Cita web|url=https://www.cagliaricalcio.com/news/ultimissime/23015/prati-al-cagliari-acquisto-a-titolo-definitivo|titolo=Prati al Cagliari|sito=[[Cagliari Calcio]]|data=17 agosto 2023|accesso=28 settembre 2023}}</ref> Il trasferimento del giocatore è il più oneroso della storia per una squadra di Serie C.<ref name=":0" /><ref name=":1" /> Ha esordito in [[Serie A]] il 17 settembre 2023, a 19 anni, giocando da titolare nella partita contro l'[[Udinese Calcio|Udinese]].
