Giuseppe (Józef) Sarto urodził się 2 czerwca 1835 r. w rodzinie wiejskiego listonosza, w Riese koło Wenecji. Uczęszczając do szkoły podstawowej w Riese, uczył się równocześnie języka łacińskiego u kapelana tej wioski, ks. Alojzego Horacjusza. W 1846 r. został przyjęty do gimnazjum w Castelfranco Veneto. Codziennie musiał więc przebiegać 14 km (po 7 km tam i z powrotem do domu). Trwało to przez 4 lata (1846-1850). W 1845 r. otrzymał sakrament bierzmowania; pierwszą Komunię świętą przyjął dwa lata później, kiedy miał 12 lat.
    Za pieniądze kardynała Jakuba Monico Józef podjął studia w seminarium w Padwie. Przebywał tam 8 lat (1850-1858). W tym czasie zmarł jego ojciec (1852) i była obawa, że Józef będzie musiał przerwać studia, aby pomagać matce. Matka jednak zdecydowała się dorabiać krawiectwem, aby synowi nie przerywać studiów. Święcenia kapłańskie Józef otrzymał 18 września 1858 r.
    Pierwszą placówką młodego kapłana była kapelania w Tombolo. Wyróżniał się tam jako doskonały kaznodzieja. Dlatego zapraszano go chętnie z kazaniami z różnych okazji. Swoje kazania przygotowywał bardzo starannie, każde z nich zapisując. Budował wiernych pobożnością i gorliwością kapłańską. Opiekował się ubogimi. Po 9 latach (1858-1867) biskup przeznaczył go na proboszcza do Salvano. Tu zajął się szczególnie katechizacją dzieci, uczeniem chóru śpiewu liturgicznego i biednymi. Po 8 latach został zwolniony z parafii i mianowany kanonikiem w Treviso. Niebawem biskup mianował ks. Józefa Sarto swoim kanclerzem (1875). Po śmierci biskupa został wybrany na wikariusza kapitulnego diecezji (1882).

    W 1884 r. papież Leon XIII mianował ks. Sarto biskupem Mantui i sam udzielił mu sakry biskupiej. Jako pasterz diecezji Józef umiał być kochającym i życzliwym dla wszystkich ojcem, ale bywał także stanowczy, kiedy tego wymagała chwała Boża.  Osobiście zwizytował wszystkie kościoły i parafie diecezji, by się przekonać naocznie o ich potrzebach materialnych i duchowych. Na zakończenie wizytacji zwołał synod diecezjalny (1888). W 1891 roku urządził wielkie uroczystości w 300-lecie śmierci św. Alojzego Gonzagi, który pochodził z Mantui.
    W 1892 r. zmarł patriarcha Wenecji, kardynał Dominik Agostini. Leon XIII wyznaczył na jego miejsce biskupa Józefa Sarto. W trzy dni potem nowy patriarcha Wenecji otrzymał nominację na kardynała Kościoła. Rozwinął więc akcję katechizacji, by ją postawić na poziomie i ożywić ją we wszystkich parafiach oraz rektoratach swojej metropolii. W seminarium oprócz teologii dogmatycznej i moralnej wprowadził studia biblijne, historię Kościoła i ekonomię społeczną. Rozpoczął akcję oczyszczania muzyki kościelnej z elementów świeckich, jakie powszechnie wówczas wdarły się do liturgii.

    W 1903 r. zmarł wielki papież Leon XIII. 62 kardynałów po siódmym głosowaniu w dniu 4 sierpnia wybrało na jego następcę kardynała Józefa Sarto. Uroczysta koronacja odbyła się 9 sierpnia. Nowy papież przyjął imię Piusa X. W dwa miesiące później (4 października 1903 r.) wydał swą pierwszą encyklikę Ad diem illum, w której wyłożył program swojego pontyfikatu: odnowić wszystko w Chrystusie (restaurare omnia in Christo). W 1906 r. wydał drugą z kolei encyklikę, dotyczącą karności i reformy duchowieństwa. W 1908 r. zaprowadził reformę kurii papieskiej i zmiany w procedurze konklawe. W 1905 r. ukazał się Katechizm Piusa X z instrukcją o nauczaniu dzieci prawd wiary. W1903 r. Pius X wprowadził reformę muzyki kościelnej. Zreformował również brewiarz. Dekretem z 1905 r. zniósł konieczność przystępowania do spowiedzi przed każdym przyjęciem Komunii świętej, a dekretem Quam singulari Christus amore (z 8 sierpnia 1910 r.) obniżył wiek dzieci mogących przyjąć Komunię świętą.
    Z całą energią zwalczał współczesne błędy. Największym niebezpieczeństwem był modernizm - prąd, który obalał niemal wszystkie dogmaty. W encyklice Pascendi dominici gregis z 8 września 1907 r. modernizm został uroczyście potępiony, a kapłani zostali zobowiązani do składania przysięgi antymodernistycznej. Dla podniesienia wagi nauk biblijnych i dla przeciwstawienia się szerzonym błędom racjonalistycznym Pius X ustanowił Papieski Instytut Biblijny, istniejącą do dziś najwyższą szkołę biblijną (1909).
Z całą stanowczością stawał w obronie Kościoła. Na tym tle doszło do gwałtownego zatargu z rządem francuskim, który w roku 1905 samowolnie zerwał konkordat z roku 1801 i usiłował narzucić Kościołowi ograniczające jego wolność prawa. Wtedy właśnie wypędzono z Francji zakonników i zlikwidowano niemal wszystkie klasztory.
    Pius X bywa nazywany papieżem dzieci. Kochał je i pragnął, by jak najwcześniej spotkały się z Panem Jezusem, zanim szatan zajmie jego miejsce.
    21 sierpnia 1914 r. o godzinie 1 w nocy papież Pius X przeniósł się do wieczności. Następnego dnia odbył się jego pogrzeb i złożenie ciała do podziemi watykańskich pod bazyliką św. Piotra. 3 czerwca 1951 r. Pius XII dokonał uroczystej beatyfikacji sługi Bożego, a w trzy lata później, 29 maja 1954 r., ten sam papież dokonał jego uroczystej kanonizacji. Ciało św. Piusa X znajduje się w bazylice św. Piotra na Watykanie w kaplicy Ofiarowania Najświętszej Maryi Panny.