El doctor Mario Palestini Quiroz recibió su título de médico cirujano de la Universidad de Chile en 1950. Al año siguiente ingresó a la cátedra de Psiquiatría del profesor Ignacio Matte Blanco, para especializarse en electroencelografía y en neurofisiología.
Entre 1955 y 1957 obtuvo una beca del Gobierno de Italia para trabajar en investigaciones neurofisiológicas con el profesor Giuseppe Moruzzi en la Universidad de Pisa, realizando en esa época estudios pioneros en la fisiología de la formación reticular y el sueño. A su regreso al país fue nombrado director del Centro de Psiquiatría Experimental de la Clínica Psiquiátrica Universitaria, cargo que desempeñó hasta 1980, año en que se trasladó con su equipo al Departamento de Medicina Experimental Oriente, actual Programa de Fisiopatología del Instituto de Ciencias Biomédicas, unidad en la que se desarrolló hasta el final de su trayectoria académica, pues se acogió a retiro en marzo de 2010.
Alcanzó la jerarquía de Profesor Titular en 1972; previamente, en 1966, llegó a ser Profesor Titular de Biología en la naciente Facultad de Ciencias, llegando a ser decano subrogante de ese plantel entre 1970 y 1971.
Su actividad docente de pre y posgrado fue muy extensa, participando en innumerables cursos como profesor encargado y como docente. Contribuyó directamente a la formación de más de 40 destacados académicos; ha sido profesor invitado de prestigiosas universidades italianas, francesas y latinoamericanas. Lideró más de 20 proyectos de investigación Su currículum cuenta con 68 publicaciones en revistas nacionales e internacionales, 11 capítulos de libros, participación en numerosos congresos realizados en Chile y el extranjero. Integró la Sociedad de Biología de Chile, que presidió entre 1970 y 1974; de la Sociedad Chilena de Neurología, Psiquiatría y Neurocirugía, de la Sociedad Chilena de Neurofisiología Clínica y de la Sociedad de Electroencefalografía y Neurofisiología Clínica de Chile, de la cual fue su socio fundador.