Józef Sarto urodził się 2 czerwca 1835 roku w Riese koło Vincenzy, we Włoszech. Miał dziesięcioro rodzeństwa. Jego ojciec - Jan Sarto (po włosku znaczy „krawiec”) - z zawodu listonosz, był Polakiem, który „za chlebem” wyemigrował do Włoch. Matka była krawcową. Kiedy Józef miał 12 lat, patriarcha Wenecji, kardynał Jakub Monico ufundował mu stypendium w seminarium w Padwie. Święcenia kapłańskie przyjął w roku 1858, mając 23 lata. Wstąpił do III zakonu św. Franciszka z Asyżu. W tych latach bogatych w doświadczenia duszpasterskie przyszły papież wykazywał się głęboką miłością do Chrystusa i do Kościoła, pokorą i prostotą oraz wielką miłością do najbardziej potrzebujących, która charakteryzowała całe jego życie. Katechizował, zajmował się śpiewem liturgicznym. Był bardzo dobrym kaznodzieją. W 1884 roku został mianowany biskupem Mantui, a w 1893 r. - patriarchą Wenecji. Świecił swojemu duchowieństwu przykładem modlitwy, ubóstwa i gorliwości kapłańskiej. Wielką wagę przywiązywał do formacji kandydatów do kapłaństwa w seminarium duchownym. Osobiście zwizytował wszystkie kościoły i parafie w diecezjach, by się przekonać naocznie o ich potrzebach materialnych i duchowych. Kiedy pewien proboszcz skarżył się na swoich parafian, że jest pośród nich tyle przewrotności, na to odpowiedział: "Mój drogi współbracie! Czy ksiądz nie wie, że w ten sposób siebie oskarża. Wracaj do swojej trzódki. Bądź dobrym pasterzem i miej cierpliwość. Odwagi, przyjacielu, Bóg pomoże! Ale proszę pamiętać; miłość i tylko miłość!".
4 sierpnia 1903 roku wybrano go na papieża. Przyjął imię Pius X. Tego samego roku wydał pierwszą encyklikę. Rozpoczął reformę prawa kanonicznego. W 1905 roku ukazał się Katechizm Piusa X najpierw dla diecezji rzymskiej, potem dla całego Kościoła, z instrukcją o nauczaniu dzieci prawd wiary. Dekretem "Quam singulari Christus amore" określił wiek dzieci mogących przyjąć Komunię świętą. Dekret ten zapoczątkował tradycję tzw. Wczesnej Komunii św., czyli przygotowania dzieci do Komunii św. w wieku przedszkolnym. Papież dzieci - tak bywa nazywany Pius X. Kochał je i pragnął, by jak najwcześniej spotkały się z Panem Jezusem w sakramencie Eucharystii. Po wydaniu dekretu o Wczesnej Komunii Świętej otrzymał moc listów od dzieci. Oto fragment jednego z nich: "Chwilami tak się czuję po Komunii Świętej, jak gdyby tatuś mój tulił mnie w ramionach. Wówczas czuję się tak szczęśliwa, że nie mogę mówić ani słowa. Ale ukochany Zbawiciel wie, jak Go kocham!". Papież list ten czytał ze łzami i powiedział do stojącego obok prałata: "Któryż biskup na świecie mógłby powiedzieć coś piękniejszego po spotkaniu się z Panem w Eucharystii?". Co roku zapraszał do Watykanu dzieci rzymskie, które były u Pierwszej Komunii Świętej. 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 roku 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. Papież mianował 40 biskupów na nie obsadzonych dotąd diecezjach, nie konsultując tego z rządem. Papież przewidywał wybuch I wojny światowej i gorąco pragnął jej odwrócenia.Zmarł wkrótce po jej wybuchu, w dniu 20 sierpnia 1914 roku. W testamencie znalazły się słowa: Ubogim urodziłem się, ubogim żyłem, ubogim chcę umrzeć.
Beatyfikował go (1951) i kanonizował (1954) Pius XII.