Favalli siegte 1934 in der italienischen Meisterschaft der Amateure im Straßenrennen. 1936 startete Pierino Favalli bei den Olympischen Spielen in Berlin: Im Einzel-Straßenrennen wurde er Elfter, in der Mannschaftswertung mit dem italienischen Team Vierter. Das 100 Kilometer lange Mannschaftsrennen begann erstmals mit einem Massenstart, und die Zeiten der besten drei Fahrer jeder Mannschaft wurden für die Wertung addiert. Im selben Jahr errang Favalli bei den Straßen-Weltmeisterschaften in Bern die Bronzemedaille im Straßenrennen der Amateure.