Mario Casas nació en en el seno de una familia humilde, su padre trabajaba en la construcción y su madre era ama de casa. Es el mayor de cinco hermanos. Con apenas seis años trasladaron su residencia a donde optó por estudiar un bachiller artístico en . Sus primeros pasos en la pequeña pantalla los dio en la publicidad tras superar algunos castings y rodar anuncios para marcas como , Boomer, o . Llegó incluso a participar en alguna entrega especial del programa de televisión dedicada al público infantil. A punto de cumplir la mayoría de edad se mudó a la para estudiar en la Escuela de Interpretación .
Tras varios papeles menores a lo largo del año 2005, en 2006 logró un personaje fijo en la serie juvenil . Ese mismo año, debutó en el de la mano de , que le dio la oportunidad de participar en . Aun así sus primeros papeles notables en la gran pantalla no le llegaron hasta 2009 con y . Ambas consiguieron buenos datos en taquilla.
Tras finalizar su participación en la serie , donde encarnó durante tres temporadas al policía Aitor Carrasco, el 3 de diciembre de estrenó la adaptación cinematográfica de . El estreno confirmó el tirón del joven actor en la gran pantalla y derivó en una secuela titulada que se estrenó el 22 de junio de 2012. Ese mismo año protagonizó de donde realizó un papel muy alejado al de las anteriores películas, que estaban más enfocadas hacia un público adolescente.
Desde de hasta de protagonizó, junto a y , la serie . Poco después, en mayo llegó a los cines españoles rodada cuatro años antes, gracias a esta cinta obtuvo la Biznaga de Plata al mejor actor protagonista en el . El 27 de septiembre de 2013 estrenó en la que estuvo acompañado por y , entre otros.
En verano del 2013 rodó entre Malasia y Los Ángeles su primera película en inglés, aún sin fecha de estreno, titulada Edén del director Shyam Madiraju. En ella, interpretó al portero de un equipo de fútbol llamado Félix. Ese mismo año y durante principios de participó en su segundo proyecto internacional llamado (Los 33), en la que interpreta un minero chileno que se queda atrapado en una mina, una historia basada en el ocurrido en 2010, en esta cinta ha compartido reparto con , , , y entre otros. Su estreno está previsto para el 6 de agosto de 2015 en . Para finales de 2015 también está previsto el estreno de Palmeras en la nieve, rodada entre julio de 2014 y enero del 2015.
En el primer semestre de 2015 inició los rodajes de Toro película de junto a , en ella interpretará al personaje que da nombre a la película, Toro y de Mi gran noche la nueva comedia de , a cuyo rodaje se incorporará al finalizar el anterior.
