Mario Cassi ha debuttato nel 2001 con il LaboratorioVoci in Musica di Musica per Roma interpretando i ruoli di Guglielmo nel Così fan tutte di Mozart e del Signor Lupo in Pollicino di Henze sotto la direzione di Claire Gibault e con la regia di Daniele Abbado. Nel 2002 vince il Concorso Toti Dal Monte e il premio speciale Cesare Bardelli al Concorso Viotti di Vercelli. Nel 2003 si è aggiudicato il premio Zarzuela al Concorso Placido Domingo-Operalia e, nel 2004, il secondo premio al Concorso Spiros Argiris. Continua poi a perfezionarsi artisticamente con Bruno De Simone e Alessandra Rossi De Simone mentre si laurea in Economia all'Università di Firenze.
Nella sua carriera ha già collaborato con direttori del calibro di Riccardo Muti, Daniel Oren, Michele Mariotti, Andris Nelsons, Giovanni Antonini, Corrado Rovaris, Patrick Fournillier, Donato Renzetti, Christophe Rousset, Paolo Olmi e con registi quali Pierluigi Pizzi, Stefano Vizioli, Stefano Mazzonis di Pralafera, Micha van Hoecke, Irina Brook, Luis Erlo, Daniele Abbado, Antonio Calenda, David McVicar, Simona Marchini, Carlos Saura.
Nel 2003 ha debuttato a Treviso Dandini nella Cenerentola di Rossini. Successivamente ha interpretato Marcello nella Bohème al Teatro Bonci di Cesena e, insieme agli altri vincitori di Operalia 2003, ha cantato con Placido Domingo all'isola di Mainau, nel Concerto di Gala trasmesso via satellite dalla televisione tedesca. Hanno fatto seguito Così fan tutte a Trieste, Lucca, Milano ed in tournée con il Piccolo Teatro di Milano, La cambiale di matrimonio al Festival Galuppi di Venezia, La Cenerentola a Pisa, Lucca e Livorno, Gianni Schicchi al Teatro Bucci di San Giovanni Valdarno.
Nel 2005, sotto la direzione di Patrick Fournillier ha interpretato il ruolo di Valentin in Faust al Ravenna Festival con unanime successo di pubblico e di critica e nello stesso anno interpreta La grotta di Trofonio (Plistene) di Salieri cantata e incisa sotto la direzione di Christophe Rousset all'Opera di Losanna.
Al Regio di Torino ha debuttato come Prosdocimo nel Turco in Italia, ruolo ripreso nel 2006 al Teatro dell'Opera di Roma. Ha debuttato con successo in Giulio Cesare (Achilla) al Théâtre des Champs-Elysées di Parigi, per poi tornare a Losanna per Così fan tutte (Guglielmo).
Di particolare rilievo il Don Pasquale (Dottor Malatesta) con la direzione di Riccardo Muti al Teatro Alighieri di Ravenna. Nel gennaio 2007 ha cantato Falstaff (Ford) accanto a Renato Bruson al Teatro Maruccino di Chieti e poi al Teatro Verdi di Salerno, per poi debuttare al Teatro Comunale di Bologna nell' Italiana in Algeri. Nelle recenti stagioni ha interpretato Il califfo di Bagdad di Manuel García diretto da Christophe Rousset a Granada, Madrid e Barcellona; Maria Stuarda (Lord Guglielmo Cecil) allo Sferisterio di Macerata; Don Pasquale in tour con il Ravenna Festival al Teatro Bolshoi di Mosca, a San Pietroburgo e al Singverein di Vienna; La bohème (Marcello) in diversi teatri italiani; Il matrimonio segreto (Conte Robinson) e Maria Stuarda (Lord Guglielmo Cecil) a Liegi; La favorite (versione francese) al Teatro Donizetti di Bergamo. Debutta a Birmingham come Marcello con la CBSO diretta da Andris Nelsons; è stato Figaro nel Barbiere di Siviglia all'Opéra Royal de Wallonie di Liegi; Giorgino nel Matrimonio inaspettato di Paisiello diretto da Riccardo Muti a Ravenna e Piacenza.
Ha interpretato Faust (Valentin) e Carmen (Morales) in scena al Palau de les Arts Reina Sofia di Valencia; Iphigénie en Aulide (Patrocle), ancora con la direzione di Riccardo Muti, al Teatro dell'Opera di Roma; L'elisir d'amore a Bergamo; Don Pasquale in forma di concerto sempre sotto la direzione di Muti nella tournée che ha toccato Parigi, Colonia e Liegi; Carmina Burana a Bari; La Calisto (Mercurio) al Théâtre des Champs Elysées; La bohème e Il flauto magico all'Opéra Royal de Wallonie di Liegi. Ha cantato Silvio in Pagliacci al Teatro alla Scala di Milano; Belcore in L'elisir d'amore a Nizza; ha poi interpretato I due Figaro di Saverio Mercadante al Ravenna Festival e ancora in tournée a Salisburgo sotto la direzione di Riccardo Muti; Figaro nel Barbiere di Siviglia e un recital al Rossini Opera Festival di Pesaro; Conte in Gemma di Vergy al Teatro Donizetti di Bergamo. Recentemente è stato Figaro ne Le nozze di Figaro e L'Italiana in Algeri a Liegi e Dandini ne La cenerentola e Il Barbiere di Siviglia a Valencia oltre alla ripresa dei Due Figaro di Saverio Mercadante a Madrid e Buenos Aires con Riccardo Muti, La Bohème e Rigoletto alla Scala di Milano, L'Elisir d'amore a Palermo, Così fan tutte al Petruzzelli di Bari
Tra gli impegni futuri annoveriamo Don Pasquale al Teatro dell'Opera di Roma; L'Italiana in Algeri al Rossini Opera Festival di Pesaro; Così fan tutte al Lirico di Cagliari; L'elisir d'amore a alla Wiener Staatsoper di Vienna e al Maggio Musicale Fiorentino; Il Barbiere di Siviglia a Madrid; Pagliacci a Toulouse; Il Viaggio a Reims  ad Amsterdam. Continua la proficua collaborazione con l'Opéra de Wallonie a Liegi dove nei prossimi mesi sarà di nuovo impegnato in La Cenerentola, Lucia di Lammermoor e Die Zauberfloete.

Maggio 2013