A Modena presso il Collegio San Carlo compì il primo ciclo di studi, poi tornò a Roma ove si laureò in legge. Per lasciare il patrimonio al fratello maggiore, si dedicò alla carriera ecclesiastica senza vocazione. Nel 1742 entrò in prelatura e Papa Benedetto XIV lo nominò ponente della Congregazione del Buon Governo. Nel 1759 fu presidente della Grascia, attraverso cui controllava i metodi di distribuzione delle derrate alimentari ai non abbienti. Rifiutò la nunziatura a Parigi, probabilmente anche per non essere costretto a prendere gli ordini sacri. Clemente XIII gli riservò allora un posto da segretario della Congregazione della Consulta in patria. Una delle più importanti cariche che rivestì fu quella conferitagli nel 1766, di governatore di Roma. Riformò il tribunale del governatore snellendo le strutture processuali e introdusse nel carcere femminile di S. Michele una filatura di canapa, lino e lana. Clemente XIV lo nominò cardinale in pectore nel 1770 ed ebbe il titolo diaconale di S. Giorgio in Velabro che poi cambiò con S. Maria ad Martyres. Nel 1777 divenne prefetto del Buon Governo. Tra i vari episodi che lo videro protagonista al governo di Roma si ricorda soprattutto la serie di severe misure prese per la sicurezza della città alla vigilia della morte di Clemente XIV. Da Pio VI ottenne la prottetoria del Conservatorio pio a cui diede regole estremamente rigide. Entrò anche a far parte della congregazione particolare che Pio VI aveva istituito per esaminare il piano di riforma tributaria. Casali aveva una discreta cultura antiquaria e fu grande appassionato di scavi archeologici.