Mario Roberto Cassari ble ordinert til prest den 27. desember 1969 i en alder av 26 år. Dette ble fulgt av videreførende studier ved Universitetet i Sassari og Lateranuniversitetet i Roma, hvor han tok teologisk doktorgrad og hvor han også tok lisensiat i kanonisk rett. Fra 1974 til 1977 var han alumne ved Det pavelige diplomatakademi, hvorfra han ble uteksaminert med et kirkelig diplom i diplomati.