Родился в Риме в 1931 году. В 1955 году окончил римскую Академию художеств. Первый период творчества относился к суперреализму. В 1970-е гг. Мариани обратился к гиперманьеризму, или анахронизму, одному из течений постмодернистской живописи, предлагающему авторскую интерпретацию искусства прошлого. Новые произведения в стиле анахронизма принесли художнику широкую известность, он принимал участие в международных выставках, картины стали приобретаться частными коллекционерами и известными музеями. В 1994 году он переехал в Нью-Йорк. В 1998 году получил премию Фельтринелли за выдающиеся достижения в области визуального искусства.
Карло Мариани объединяет в своих работах разные стили и художественные приёмы: примитивную скульптуру, отсылки к творчеству Дюрера и Джорджо де Кирико, классицизм, создавая полную смыслов и ассоциаций эстетическую среду, часто с элементами иронии.
Работы Мариани представлены в коллекциях музеев: