Родился 12 июня 1986 года в испанском городе Ла-Корунья. Когда ему было восемь лет, семья переехала жить в Барселону. В детстве мальчик активно увлекался футболом и мечтал стать полицейским, но, повзрослев, решил, что его больше привлекает ремесло актера, тем более что он уже снимался несколько раз в рекламных роликах. В 2004 году Марио отправился на актерские курсы в школу Кристины Рота, где ранее учились такие звезды, как Пенелопа Круз и Хуан Диего Бота. Стоит отметить, что младшие братья актера Кристиан и Оскар также увлекаются драматическим искусством, а старшая сестра Шейла работает на телевидении.
Теледебют Марио состоялся 2005 году, когда ему выпало сыграть одну из второстепенных ролей в телесериале «Одержимость», затем начинающего актера пригласили на съемки нового телепроекта «Личные мотивы». Сериал стал популярен, и на Касаса обратили внимание зрители. Первая слава приходит к нему во время работы над сериалом «Мечтать без страха» (2006). В том же 2006 году Марио дебютировал и на большом экране: Антонио Бандерас пригласил его в мелодраму «Летний дождь». Затем Касас принял участие в съемках уже набравшего в Испании популярность сериала «Пако и его люди», после чего к нему пришла настоящая удача: Марио пригласили на ключевые роли в романтических комедиях «Секс, вечеринки и ложь» (2009) и «Утечка мозгов» (2009).
В 2010 году вышла серьезная работа испанского режиссера Пако Кабезаса «Неоновая плоть» с Марио в главной роли. Однако настоящим прорывом для него стала мелодрама «Три метра над уровнем неба», экранизация одноименного романа итальянского писателя Федерико Моччиа. Картина была номинирована на премию «Гойя», а Марио стал кумиром девушек не только в Испании, но и по всему миру. Кроме того, экранный роман своих персонажей Марио Касас и его напарница Мария Вальверде перенесли в жизнь. На волне успеха Касас получил роль в одном из новых крупных проектов испанского телевидения – сериале «Ковчег».
В 2011 году снялся в драматическом триллере «Группа 7», а в 2012-ом вышло продолжение фильма «Три метра над уровнем неба». В 2013 году на экраны вышли сразу три фильма с Марио в главных ролях. Ими стали картины «Мул», «Исмаэль» и «Ведьмы из Сугаррамурди». В 2014-ом он снялся вместе с Антонио Бандерасом в исторической драме «33» про чилийских шахтеров, оказавшихся в ловушке под землей на 69 дней. Также в том году вышел фильм «Эдем. Райский остров» с Марио в главной роли.
В 2015 году Касаса можно было увидеть в фильмах «Пальмы на снегу» и «Убойный огонек». В 2016-ом – в «Торо», «Невидимый гость» и «Дикая история». В 2019 году Марио Касас приехал в Москву, чтобы представить сериал «Влечение», в котором он исполнил главную роль. В последние годы Марио продолжает активно сниматься. В 2020 году он появился в главных ролях в фильмах «Парамедик», «Преступить черту» и «Утраченный дом», а в 2021-ом готовится к выходу сериал «Невинный» с его участием.
Марио не женат. В период с 2010 по 2014 год он встречался с актрисой Марией Вальверде, с 2014 по 2016 его девушкой была актриса Берта Васкес, а с 2017 по 2019 – Бланка Суарес.
