Sergio Pagano sluttet seg til barnabittenes orden i 1966. Han studerte teologi og filosofi i Roma og svla sine ordensløfter den 19. oktober 1975. Emeritert biskop av Novara, Placido Maria Cambiaghi C.R.S.P., ordinerte ham til prest den 28. mai 1978. Etter å ha mottatt sin teologiske doktorgrad med spesialisering i liturgi, oppnådde han et diplom fra Scuola Vaticana di Paleografia, Diplomatica e Archivistica i 1978. Deretter arbeidet han i Vatikanets hemmelige arkiver.