Estudià violí a Ravenna amb P. Casalini i contrapunt amb G. Roberti. El 1843 dirigí una banda a Santa Agata Feltria, i tocà el violí i la viola en una orquestra a Macerata. En aquesta època compongué dues obertures i una simfonia en sol menor que foren mereixedores de les lloances de G. Rossini. El primer èxit com a director d’orquestra l’aconseguí el 1846 dirigint, a Milà, I due foscari. A partir de llavors, la relació amb G. Verdi fou molt intensa, fins que, els últims anys de la vida de Mariani, es deteriorà per raons artístiques i personals. L’hivern del 1847-48 dirigí a Copenhaguen. Quan tornà a Itàlia s’allistà voluntari per a lluitar contra els austríacs, i posteriorment es traslladà a Constantinoble. Finalment, el 1852 fou nomenat director estable al Teatre Carlo Felice de Gènova, lloc que ocupà fins a la mort. Els últims anys de la seva vida dirigí importantíssimes estrenes d’òperes de R. Wagner a Itàlia: Lohengrin (1871) i Tannhäuser (1872). Mariani aportà una visió més àmplia i moderna del director d’orquestra, assumint funcions que fins llavors corresponien al maestro al cembalo i al concertino, la qual cosa contribuí a donar major coherència a la interpretació. Com a director es dedicà bàsicament a l’òpera, però com a compositor preferí la música instrumental i la cançó.