Après avoir suivi les cours de la Scola Internazionale della Commedia dell’arte, le Conservatoire de Créteil et l’Ecole nationale supérieure de la Comédie de Saint-Etienne, Pio Marmai débute sa carrière sur les planches, au Théâtre du Point du Jour à Lyon où il joue dans Amer eldorado d’Eric Massé mais aussi dans «Les temps difficiles» d’Edouard Bourdet. Il monte également sa propre compagnie, La quincaillerie Moderne, avec qui il produit la pièce À quoi pensent les agneaux ? Le cinéma entre dans la vie de Pio Marmaï, grâce à Vincent Dietschy, qui lui propose un petit rôle dans son film Didine, sorti en 2007.
L’année suivante, il participe à la mini-série Rien dans les poches de Marion Vernoux.... Suite...
