Si diploma al Conservatorio di Venezia nel 1982 sotto la guida di Adriano Vendramelli, per poi perfezionarsi con il grande maestro Antonio Janigro.
   Fino al 1986 percorre le tappe della carriera in orchestra, dapprima alla Fenice di Venezia e più tardi, come primo violoncello, presso l'Orchestra della Scala di Milano. Nel frattempo, si appassiona alla musica da camera e vince numerosi concorsi in duo e in trio.
   L'anno di svolta è il 1986 quando partecipa al Concorso Internazionale Ciajkovskij e lo vince, primo italiano nella storia del concorso, ottenendo il primo premio assoluto.
   Da allora Mario Brunello suona il suo Maggini del XVII secolo - appartenuto al grande Franco Rossi - con le più grandi orchestre di tutto il mondo e con direttori prestigiosi, tra cui Claudio Abbado, Gianluigi Gelmetti, Carlo Maria Giulini, Valery Gergiev, Riccardo Muti, Seiji Ozawa, Zubin Mehta.
   Prosegue con uguale passione la sua attività di musicista da camera collaborando con solisti come Frank Peter Zimmermann, Andrea Lucchesini, Gidon Kremer e il quartetto Alban Berg.
   Il 1994 lo vede fondatore dell'Orchestra d'Archi Italiana. I primi due anni di vita dell'Orchestra sono dedicati esclusivamente alla preparazione del repertorio e nel 1996 l’ensemble debutta, dando inizio a un'attività costantemente premiata da critiche eccellenti e grande successo di pubblico.
   La grande curiosità di Mario Brunello verso l’eccezionale potere comunicativo della musica lo ha portato a collaborare con gli attori Maddalena Crippa e Marco Paolini, con i quali ha realizzato

numerosi spettacoli di successo. Ultimamente ha anche partecipare a importanti festival di musica jazz, insieme a Vinicio Capossela, Uri Caine e Gian Maria Testa.
   Dal 2002 ha un contratto in esclusiva con la casa discografica giapponese DJV Victor.
   È stato docente dei corsi estivi di perfezionamento dell’Accademia Chigiana ed è stato il più giovane musicista ad essere nominato Accademico di Santa Cecilia.