Mario Esteban se licenció en Farmacia (1967) y en Ciencias Biológicas (1972), obteniendo el título de Doctor en 1970 en la especialidad de Microbiología por la Facultad de Farmacia, Universidad de Santiago de Compostela.
Entre 1970-74 trabajó como posdoctoral en el Centro Nacional de Investigaciones Médicas de Londres (MRC) con David Metz e Ian Kerr, siendo contratado posteriormente, 1974-77, como Instructor en el Departamento de Microbiología de la Facultad de Medicina de la Universidad de Rutgers en Nueva Jersey, Estados Unidos de América, con John Holowzack. Tras una breve estancia en 1978 en el Centro de Biología Molecular de Gante en Bélgica con Walter Fiers, le fue concedida en 1979 una plaza de Profesor Titular en el Departamento de Bioquímica de la Facultad de Medicina en la Universidad del Estado de Nueva York (SUNY), pasando luego a ser nombrado en 1982 Profesor Asociado con nivel funcionario y en 1985 Profesor (Catedrático) de los Departamentos de Bioquímica y de Microbiología e Inmunología de la mencionada Facultad de Medicina.
En 1987 fue nombrado Profesor de Investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas. En 1992, tras una estancia de 22 años en el extranjero, regresa a España para dirigir el nuevo Centro Nacional de Biotecnología (CNB) del CSIC, cargo que ocupó durante 12 años. En un período corto reclutó excelentes líderes científicos y el Centro adquirió credibilidad internacional como lugar de excelencia en investigación biotecnológica en las áreas de salud humana y animal, agricultura y medio ambiente. Además, el Centro fue un polo de atracción de empresas estableciendo modelos de colaboración con compañías nacionales e internacionales. El Centro fue evaluado por un Comité Científico Internacional que lo consideró como “centro de excelencia en biotecnología”.
El interés de las investigaciones de Mariano Esteban se han centrado en el conocimiento de la biología molecular de agentes patógenos como los virus, para de esta forma desarrollar procedimientos que permitan el control de enfermedades infecciosas. Sus descubrimientos sobre la biología del virus vacunal, que fue utilizado como vacuna para erradicar la viruela, le ha servido para generar posibles vacunas contra Sida, Malaria y Leishmania, habiendo sido pionero en el campo de la vacunas al desarrollar procedimientos de inmunización combinada de vectores (prime/booster) que aumentan la respuesta inmune celular y confieren protección frente a distintos patógenos.