Hijo del músico renacentista Silao Casentini. También fue sacerdote. Recibió su primera educación musical de su padre, de quien, sin embargo, se separó con el tiempo; su nombre aparece en el año 1592 entre los clérigos cantantes de la iglesia metropolitana de Aquileia, en un período en que la 'Schola Cantorum' estaba en todo su esplendor. Si hemos de creer a las notas de las actas capitulares, su diligencia y dedicación al deber tuvieron que ser relevantes: de hecho le fueron asignados varias veces algunos premios en ducados por los buenos servicios en el coro y en los oficios divinos. Dejó Aquileia hacia fines de 1598, volviendo a la familia en Gemona, donde, después de la muerte de su padre, la madre vivía con dos hermanas.

Por su extraordinaria habilidad, fue elegido maestro di cappella de la Catedral de Gemona del Friuli en junio de 1600, cargo que ocupó por más de cincuenta años. En agradecimiento a la comunidad de Gemona, que lo había ayudado cuando era un niño, Casentini recibió en 1602 la ordenación sacerdotal. Nunca más salió de la ciudad de Friuli, ni siquiera cuando en 1612 lo requería la catedral de Capodistria, ofreciéndole un salario más sustancial. También creó una exitosa escuela de música en Gemona. Su tiempo era ocupado en la instrucción de la capilla, que debía ser de buena calidad y numerosa pues le correspondía preparar música hasta para 12 voces y enfrentar, en el ámbito secular, la ejecución de madrigales para cinco voces. Buena reputación también disfrutó su escuela, donde muchos jóvenes de la aristocracia friulana acudían para aprender el arte vocal e instrumental. Entre sus alumnos se debe recordar especialmente a Gregorio Gallina, compositor de música concertada, que lo sucedió en la conducción de la capilla.

Edición discográfica con un madrigal de Marsilio Casentini

Su primera publicación, perdida, debió ser un libro de madrigales, dedicados a G. A. Groplero, señor de Gemona, ya que al dedicarle la "Compieta" en 1608 escribió: 'habiendo en el pasado hecho donación a V. S. del primer parto de mi ingenio, lo salido ahora de la Musa intenta sólo expresar musicalmente afectos amorosos'. Esta primera publicación fue seguida por doce más, y tal vez más, sacras y profanas, llevando la última de 1641 el número 12 de opus. Entre sus composiciones, todas publicadas en Venecia por Giacomo Vincenti, se encuentran: "Tirsi e Clori terzo libro de' madrigali a 5 voci" (1607), que comprende veinte madrigales dedicados a V. Prampero; "Compieta a 3 cori [12 voci e basso continuo]" (1607), obra maestra de euritmia y de claridad compositiva incluso en la inusual inmensidad de cuerpo coral; "La Cieca. Madrigali a 5 voci libro quarto" (1609). Es interesante la presentación de esta obra en la que el autor explica su orientación estética, en un particular momento histórico, en que Claudio Monteverdi ya había esbozado la “Seconda pratica” y publicado “Il quinto libro dei madrigali” (1606).

Aunque casi no escribió música monódica, estaba sumamente interesado en las nuevas tendencias de la música italiana de su época y prudentemente las defendió en la dedicatoria de su cuarto libro de madrigales (1609) en que enseña a dirigir un curso intermedio entre las ‘reglas sistemáticas' de la antigua escuela y las 'modernas licencias’ de la nueva. Como el título de este volumen proclama, fue uno de varios compositores progresistas atraídos por la escena dramática, el "Giuoco della cieca", y otros textos de "Il pastor fido" de Guarini. Este libro y el volumen de 1611 ya incluyen música de varios textos utilizados por Giovanni Croce en su "Quarto libro de madrigali a 5 et 6 voci" (1607): de hecho en el libro de 1611 Casentini parece haber hecho uso de alguna de la música de Giovanni Croce. Además de la música poli coral (1608) se dedicó por lo menos después de 1641 al estilo concertato en la música de iglesia, y en sus últimos madrigales el mismo estilo reemplazó el medio de cinco partes tradicional de mucha de su antigua producción. Incluyó piezas solas de su padre en sus volúmenes de 1609 y 1611. 

Más que su padre, Casentini era un hombre tranquilo, amante del trabajo metódico. Se reveló como una gran compositor, no sólo en la música secular, donde tomó un término medio entre la gran tradición polifónica y las novedades de la monodia, sino especialmente en la composición sacra, donde se destacó en el tratamiento de grandes masas sonoras. Incluso en este caso, sin embargo, cuando el texto le ofrecía la oportunidad, no desdeñaba dar alguna pincelada madrigalista.