Mario Piacentini è professore ordinario (SSD FIS/07) di Fisica Generale dal 1987 presso la Facoltà di Ingegneria della Sapienza – Università di Roma, dove insegna Fisica Generale 1 e/o Fisica Generale 2 per il corso di laurea in Ingegneria Chimica e per altri corsi di laurea della Facoltà di Ingegneria (Civile ed Industriale).
Dal 2008 ha avuto l'incarico di Metodologie fisiche per i Beni Culturali del corso di laurea in Tecnologie per la Conservazione e il Restauro dei Beni Culturali, Facoltà di SMFN.
Dal 2009-2010 ha tenuto il corso di Archeometria per la Scuola di Specializzazione in Beni Archeologici, Facoltà di Lettere e Filosofia.
Dal 2010-2011 è titolare del corso di Diagnostica Artistica per il corso di laurea in Studi storico-artistici, Facoltà di Lettere e Filosofia.
Dal 1999 svolge studi di Archeometria, inizialmente collabora con S. Sciuti, professore emerito di Fisica Nucleare della Sapienza – Università di Roma
Dal 2001 è responsabile del Laboratorio di Analisi non Distruttive ed Archeometria (LANDA) del Dipartimento di Energetica, recentemente fuso nel Dipartimento di Scienze di Base ed Applicate per l'Ingegneria. L'attività del Laboratorio consiste nella realizzazione ed impiego di strumentazione trasportabile per eseguire in situ analisi non distruttive di opere d'arte. Metodologie impiegate: fluorescenza X per analisi elementale, spettroscopia Raman, fluorescenza nel visibile o vicino IR indotte da radiazione UV per analisi di pigmenti, riflettogrammetria IR per rivelare sovrapposizioni negli strati pittorici.
Nel 2012 ha attivato un accordo di Collaborazione scientifica con il Centro di Ricerca sul Sistema Sud e Mediterraneo Allargato (CRISSMA) - Università Cattolica del Sacro Cuore – Milano, per svolgere ricerche Archeometriche sul sito Archeologico di Banbhore, Sindh, Pakistan.
Nel novembre-dicembre 2012 si è recato con la Prof. A.C. Felici, durante la campagna di scavi 2012, presso il sito di Banbhore con la strumentazione portatile del LANDA per attività archeometrica sul posto, sui materiali che venivano dissotterrati durante gli scavi e per addestrare tecnici pakistani al loro uso. I risultati preliminari ottenuti fanno parte del rapporto consegnato al MAE di conclusione della campagna di scavi.
Ha svolto studi in analisi della lega del bronzo della Lupa Capitolina (Musei Capitolini, Roma); studio delle pitture murali eseguite da Andrea dal Pozzo nel refettorio del Collegio a Trinità dei Monti (Roma); studio di pitture parietali romane (Roma, Oplonti, Baia, Murecine, ecc.), analisi della lega d'argento e delle saldature dello specchio di Vallerano (Roma), riconoscimento di ceramiche attiche false, studi archeometrici sugli specchi etruschi della collezione Gorga, studi archeometrici sulle Insegne imperiali di Massenzio Museo Nazionale Romano Palazzo Massimo; analisi di marmi in fase di restauro nel Chiostro dei S. Quattro Coronati a Roma, studi archeometrici degli argenti di Morgantina, appena restituiti all'Italia dal Metropolitan Museum di New York, studio dei dipinti murali della Chiesa di San Donato di Ripacandida (Potenza), studio di diversi dipinti della Collezione Lazzaroni, donata al Museo dell'Accademia di San Luca a Roma. Per conto della SIF ha organizzato la sezione 5b Fisica applicata ai Beni Culturali del XCIV Congresso Nazionali, Genova.
È stato direttore della Scuola Estiva E. Fermi Physics Methods in Archaeometry, Varenna 2003.
Prima di dedicarsi ai Beni Culturali, ha studiato le proprietà ottiche ed elettroniche di semiconduttori, metalli ed isolanti con diverse tecniche spettroscopiche: spettroscopia di riflessione, di trasmissione, di luminescenza, a due fotoni, di fotoemissione, di desorbimento stimolato. Per tali studi aveva usato vari tipi di sorgente di radiazione dall'infrarosso ai raggi X, sia convenzionali sia radiazione di sincrotrone.
Ha eseguito le prime misure di spettroscopia modulata con luce di sincrotrone.
Ha eseguito il primo esperimento di spettroscopia a due fotoni con luce di sincrotrone e fascio laser su alogenuri alcalini.
È stato responsabile della realizzazione e della gestione scientifica della linea UV di luce di sincrotrone e relativa stazione sperimentale del PULS ADONE (Frascati).
È stato responsabile della realizzazione della linea di luce di sincrotrone a polarizzazione circolare, di caratteristiche molto avanzate, presso ELETTRA (Trieste).
È stato varie volte presso l'Iowa State University (USA) come visiting researcher.
Ha avuto numerose collaborazioni nazionali ed internazionali tra cui: Istituto di Struttura della Materia (CNR), Università Jagellona di Cracovia, Pacific Northwest National Laboratory.
Ha presentato relazioni su invito e non a numerosi congressi nazionali ed internazionali; ha tenuto seminari su invito presso Università e Laboratori italiani e stranieri.
È membro della Società Italiana di Fisica; della Associazione Italiana di Archeometria; dell'American Physical Society, dell'Associazione Nazionale Fisici ed Apllicazioni (ANFEA), di cui è Vice presidente.
Ha oltre 120 pubblicazioni su riviste internazionali, atti di congressi, rapporti interni e contributi a libri.