Andrea Poli nasce il 29 settembre 1989 a Vittorio Veneto, in provincia di Treviso. Cresciuto nelle giovanili del Treviso prima e della Sampdoria poi, debutta in Serie A con la maglia blucerchiata il 4 novembre 2007, entrando in campo negli ultimi minuti del match Cagliari-Sampdoria 0-3. In quella stessa annata vince lo Scudetto e la Coppa Italia Primavera. Dopo un anno in prestito al Sassuolo, entra in pianta stabile nella rosa doriana a partire dalla stagione 2009/2010. Dopo un anno in prestito all'Inter (2011/2012) conquista la prima convocazione in Nazionale. Colleziona un'altra buona stagione con la Samp e nell'estate 2013 si trasferisce al Milan, suo attuale club. In azzurro, dopo aver fatto la trafila nelle varie selezioni giovanili, approda nella Nazionale maggiore nell'agosto 2012: il ct Prandelli lo convoca e lo fa esordire il 15 agosto a Berna nell'amichevole persa 2-1 contro l'Inghilterra. Il 31 maggio 2013 realizza la sua prima, e fin qui unica, rete in Nazionale nell'amichevole vinta 4-0 contro San Marino a Bologna. Ad oggi vanta 5 presenze e una rete in azzurro.