Mario Casas nasce a La Coruña da una famiglia umile; Casas è il maggiore di cinque fratelli. L'attore si trasferisce a sei anni in Catalogna, dove frequenta una scuola superiore artistica. I suoi primi passi sul piccolo schermo lo vedono protagonista di diversi spot pubblicitari. All'età di diciott'anni, Mario si trasferisce a Madrid per studiare alla Scuola di recitazione Cristina Rota. Nel 2006, Casas fa il suo debutto sul grande schermo, grazie ad Antonio Banderas, che gli da l'opportunità di partecipare al film da lui stesso diretto EL CAMINO DE LOS INGLESES. L'attore deve però attendere fino al 2009 per ottenere ruoli di rilievo al cinema, in FUGA DE CEREBROS e in MENTIRAS Y GORDAS; entrambi i titoli riscuotono un discreto successo al box office. Dopo aver concluso la sua esperienza nella serie televisiva LOS HOMBRES DE PACO, dove per tre stagioni ha incarnato il poliziotto Aitor Carrasco, nel 2010 ottiene il ruolo da protagonista in TRES METROS SOBRE EL CIELO, versione spagnola dell'adattamento cinematografico del romanzo di Federico Moccia, e nel 2012 appare nel sequel del film, TENGO GANAS DE TI. Nello stesso anno, recita in GRUPO 7, di Alberto Rodriguez, in cui interpreta un personaggio molto lontano da quello delle pellicole adolescenziali a cui ha partecipato in precedenza. Nel 2013, appare in LE STREGHE SON TORNATE, accanto a Hugo Silva e Pepón Nieto, tra gli altri. Nell'estate del 2013, gira tra la Malesia e Los Angeles la sua prima pellicola in inglese, EDEN, per la regia di Shyam Madiraju. Nel film, Casas interpreta Felix, portiere di una squadra di calcio. Tra il 2013 ed il 2014 si svolgono invece le riprese del secondo progetto internazionale intrapreso dall'attore, THE 33. La pellicola è basata sulla storia vera dei 33 minatori rimasti intrappolati in un giacimento nel 2010 a San José, in Cile. Nel film, Casas recita accanto a Juliette Binoche, Antonio Banderas, Martin Sheen, Rodrigo Santoro e James Brolin. L'attore reciterà anche nel prossimo film di Álex de la Iglesia, in uscita nel 2015.