Etter sin prestevielse studerte Mercalli geologi under Antonio Stoppani. Han ble professor ved presteseminarene i Milano og Domodossola. I 1892 kom han til universitetet i Catania, der han underviste i mineralogi og geologi, og i 1892 til universitetet i Napoli swe han underviste i vulkanologi. Fra 1911 til 1914 var han leder for Vesuvobservatoriet ved Napoli.