W 1850 r. 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.
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. Sam przyświecał swojemu duchowieństwu przykładem modlitwy, ubóstwa
i gorliwości kapłańskiej.
W 1892 r. zmarł patriarcha Wenecji, kard. Dominik Agostini. Leon XIII wyznaczył na jego miejsce bp. Józefa Sarto. Trzy dni później nowy patriarcha Wenecji
otrzymał nominację na kardynała Kościoła. Całe
swoje doświadczenie i gorliwość oddał do usług nowej archidiecezji. Rozwinął akcję katechizacji, by ją postawić na poziomie i ożywić 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. Pomagał mu w tym znany muzyk,
Wawrzyniec Perosi.
W 1903 r. zmarł wielki Papież Leon XIII. 62 kardynałów
po siódmym głosowaniu w dniu 4 sierpnia wybrało na jego następcę kard. Józefa Sarto. Wybór przyjął zalany łzami. Uroczysta koronacja odbyła się 9 sierpnia. Nowy Papież przyjął imię Piusa X.
Za pomocą listu motu proprio z 1903 r. Pius X wprowadził reformę muzyki kościelnej. Zreformował również brewiarz. Dekretem z 1905 r. zniósł konieczność przystępowania
do spowiedzi przed każdym przyjęciem Komunii św.,
a dekretem Quam singulari Christus amore (z 8 sierpnia 1910 r.) obniżył wiek dzieci mogących przyjąć Komunię św.
W encyklice Pascendi dominici gregis z 8 września 1907 r. potępił modernizm, a kapłani zostali zobowiązani
do składania przysięgi antymodernistycznej.
Zmarł 21 sierpnia 1914 r.
