Работал в Европе, был известен как мастер портрета. Приехал в Россию в 1786 году, где начал работать как художник-монументалист. Известны его работы по росписи парковых павильонов, украшению церквей в Санкт-Петербурге, роспись усадьбы Монрепо в Выборге (принадлежала барону Л. Г. Николаи).
С 1790 года писал виды Павловска и Гатчины по заказу великого князя Павла Петровича и великой княгини Марии Фёдоровны. Эти картины представляют кроме художественного определённый исторический интерес, поскольку на них в подробностях запечатлены особенности ландшафтов и построек того времени. Кроме этих работ художник написал плафон «Триумф Венеры» для Павильона Венеры в Гатчине и несколько плафонов для Михайловского замка.
В Гатчине Меттенлейтер жил в Кухонном каре Большого Гатчинского дворца. Существует легенда, что сразу после убийства императора Павла I именно Меттенлейтер гримировал его изуродованное лицо.
Якоб Меттенлейтер умер в Гатчине и был похоронен на кладбище около кирхи Святого Петра (кладбище не сохранилось).
