Balestrero var først kapellan i sognet i Roma. Fra 1994 til 1996 fullførte han sin opplæring ved Det pavelige diplomatakademi. Etter videre studier ved Lateranuniversitetet i Roma, oppnådde han en lisensiat i katolsk teologi og ble tildelt en doktorgrad i 1996 av Vincenzo Buonomo med avhandlingen («Retten til prenatalt liv i den internasjonale orden. Oversikt over reguleringen av prenatalt liv og Den hellige stols bidrag») innen kanonisk rett.[3] Balestrero gikk inn i Den hellige stols diplomatiske tjeneste den 1. juli 1996. Han virket ved nuntiaturet for Sør-Korea og Mongolia (1996–1998) og deretter i Nederland (1998–2001). Fra 2001 arbeidet han i Statssekretariatet for Den hellige stol i seksjonen for relasjoner til statene, hvor pave Benedikt XVI utnevnte ham til undersekretær den 17. august 2009. I denne egenskap tjente Balestrero også som representant for Den hellige stol ved Moneyval.