Nascido em São Paulo em 1940, Caio Pagano iniciou seus estudos de piano com Lina Pires de Campos, em 1948, na Escola Magda Tagliaferro, tendo sido seu aluno até 1958. Em 1954 estreou como recitalista e em 1956 já se apresentava como solista junto à Orquestra Sinfônica Brasileira, sob a regência de Eleazar de Carvalho. Completou sua formação com Magda Tagliaferro (Paris e Salzburg, 1958), Moises Makaroff (Buenos Aires, 1961), Sequeira Costa (Lisboa, 1964), Helena Costa (Porto 1965), Karl Engel (Hannover, 1966-1968) e Conrad Hansen (Hamburgo, 1968-1970). Estas incursões no exterior permitem-lhe atuar intensamente na Europa, nas Américas e, mais recentemente, na Ásia, em países como Portugal, Suíça, Holanda, Venezuela, Uruguai, Guatemala, Estados Unidos, Singapura, China e Japão.

Foi solista, dentre outras, das Orquestras Sinfônicas Brasileira, do Estado de São Paulo, de Baltimore, Nacional de Washington, Radio France, de Phoenix, das Orquestras Nacionais da Guatemala, de Portugal e da República Tcheca, além das de Câmara de Zurique e da Holanda, sob a regência de maestros como Morton Gould, John Neschling, Isaac Karabtchewsky, Sergiu Comissiona, Clotilde Otranto, Jorge Sarmientos, Camargo Guarnieri, Paul Freeman, Ivo Cruz, Howard Griffiths, e Szymon Goldberg.

Dentre os locais nos quais se apresentou, destacam-se o Alice Tully Hall (Nova York), Kennedy Center (Washington), Wigmore Hall (Londres), Teatro Cultura Artística (SP), Sala Cecília Meirelles (RJ) e o Concertgebouw de Amsterdam.

Enquanto camerista, dividiu o palco com músicos internacionalmente reconhecidos como Maria João Pires, Emmanuele Baldini, Gérard Caussé, Pierre Fournier, Janos Starker, Thomas Friedli, Albor Rosenfeld e grupos como o Quarteto de St. Petersburg e o Trio Jacques Thibaud.

Na área acadêmica, começou a lecionar em 1963, nos Seminários Musicais da Pró-Arte (SP). Entre 1970 e 1984, tornou-se professor do Departamento de Música da ECA-USP, onde criou a Bienal Internacional de Música (1974-1978). Em 1981, mudou-se para os Estados Unidos a fim de realizar seu doutorado pela Universidade Católica da América, grau que obteve em 1984. No mesmo ano tornou-se Professor Visitante da Universidade Cristã do Texas (1984-1990) e, em 1990, da Lübeck Hochschule. Em 1986 iniciou sua atuação como Professor da Universidade do Estado do Arizona, cargo que ocupa até hoje, recebendo o título de Professor Regente em 1999 e ali criando o Brazilian Arts Festival em 2000. Também é membro de Comitês de Doutorado em Portugal, Estados Unidos, Espanha e Suíça.

Ministra igualmente masterclasses e cursos de férias, participando de várias edições do Festivais de Campos de Jordão (1984-1990), das Universidades de Illinois, de Iowa, de Montpellier, de Tournon, Americano de Grenoble, Miami New World Festival, Washington Interamerican Festival. Integrou o júri de competições internacionais em Portugal, Suíça, Singapura, Brasil (Concurso Villa Lobos e Concurso BNDES), Estados Unidos, Panamá, e a Competição Steinway na Ásia e nos Estados Unidos (2010-2012-2014).

Foi ainda Diretor Artístico do Centro para Estudos das Artes em Belgais (2001-2002), Coordenador de Estudos de Piano no Instituto Politécnico de Castelo Branco (2002-2010) e colaborador para projetos especiais do Ministério da Cultura (2003-2007), todos em Portugal.

Dentre os prêmios que recebeu, destaca-se o Prêmio Eldorado de Música.

Sua discografia conta com cerca de vinte e cinco títulos lançados pelos selos Summit, Soundset, Deutsche Grammophon e Glissando. Desde 1990, é artista Steinway. Foi condecorado com o título de Comendador da Ordem do Ipiranga pelo Governo do Estado de São Paulo (1981).