La formazione di Mentessi, proveniente da modesta famiglia, si realizza tra Ferrara (Civico Ateneo di Belle Arti), Parma (Accademia, corsi di decorazione e scenografia, 1872) e Milano (Accademia di Brera, 1877-1881), dove contatta Previati, che già conosceva, e Segantini, oltre a stabilire rapporti importanti anche con Cremona, Longani, Tallone, Bistolfi. Fa parte dell'ambito della Famiglia Artistica e realizza lavori di scenografia per il teatro alla Scala. A partire dal 1884 partecipa regolarmente alle mostre annuali di Brera e dal 1886 alle Esposizioni della Società per le Belle Arti. E' presente anche alle edizioni del 1891 e del 1894 della Triennale e partecipa con successo dal 1895 e fino al 1903 alla Biennale di Venezia. E' in questi anni che Mentessi sviluppa l'interesse verso le tematiche sociali che daranno successo alla sua pittura di ricordo divisionista: "Gloria!" (1901, Roma, Galleria Nazionale d'Arte Moderna) è tra i suoi dipinti più noti e "Madre Operaia" ottiene il premio Principe Umberto nel 1900. Sono importanti anche i suoi lavori come acquafortista: illustra, infatti, testi e riviste ("Attraverso gli albi e le cartelle", di Vittorio Pica, prima serie, 1900; "L'Illustrazione italiana", 1916-1918).
Nel 1907 diventa titolare della cattedra di Prospettiva a Brera. Sarà particolarmente impegnato in ambito didattico promuovendo iniziative presso le classi più povere e impegnandosi nella riforma delle Scuole di Disegno in Lombardia con Cattaneo e Chiesa.
Acquafortista attento, si dedica anche all’illustrazione di testi (Attraverso gli albi e le cartelle di Vittorio Pica, I serie, 1900; Impressioni romane, prefazione di L. Beltrami, 1925; E. Janni, La via del Santo, Bergamo 1926) e di riviste (“L’Illustrazione italiana, 1916-1918) agli ex-libris e alla scenografia. Grande riscontro ha avuto la serie di disegni Roma, dedicata alla capitale, dove risiede per qualche anno dopo il 1921.
Dedica molto impegno alla didattica dedicata alle classi povere: a partire dal 1882 insegna geometria elementare presso la scuola festiva degli artieri; nel 1902 organizza una scuola di disegno indirizzata alle operaie di Milano; nel 1911 pubblica l’Insegnamento razionale dei primi elementi di disegno, con esempi di applicazione professionale, promuovendo in tal senso quattro anni dopo anche una riforma delle scuole di Disegno lombarde assieme a Cattaneo e Chiesa. Nel 1916 istituisce a Brera una scuola d’arte applicata per mutilati di guerra.
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