Nascido em São Paulo, Cássio Motta foi um dos pioneiros do país nas duplas, conseguindo enorme sucesso na modalidade junto com nomes de sua geração que incluem Marcos Hocevar, Carlos Kirmayr e Luiz Mattar. Chegou a ser o número 4 do mundo no ranking de duplas, em 1983, quando se classificou para o ATP Finals com Kirmayr, com os dois terminando a temporada como a quinta melhor parceria do ano.
Esteve por mais de 15 anos no circuito profissional, disputou seus primeiros torneios em 1979 e encerrou a carreira em 1994. Foi considerado um dos melhores duplistas do Brasil. Seu primeiro título veio já no primeiro ano como profissional, levantando a taça em Madri com Kirmayr, seu parceiro em outras três conquistas, duas em 1982 (São Paulo e Venice) e uma em 1983 (Lisboa).
A temporada de 1983 foi definitivamente a melhor de Motta, que além de alcançar seu melhor ranking e se classificar para o Finals, teve seu ano mais vitorioso, com três títulos de ATP. Além da taça em Lisboa, também sagrou-se campeão em Boston e Washington, ambos ao lado do norte-americano Mark Dickson. Ele também venceu três títulos em 1989, mas dois em challengers e apenas um ATP. Ao todo, conquistou 10 títulos de ATP e quatro de challenger na carreira.
Embora não tenha alcançado em simples o mesmo sucesso das duplas, terminando a carreira com mais de 200 vitórias, jogando individualmente Motta também obteve bons resultados, passando dos 100 triunfos na ATP. Ele foi top 50, chegando ao 48º lugar em dezembro de 1986. No ano seguinte, disputou sua única final de simples, ficando com o vice no Guarujá,
superado por Luiz Mattar
Durante a carreira, teve o privilégio de enfrentar lendas do esporte como John McEnroe, Bjorn Borg, Boris Becker, Mats Wilander e Guillermo Vilas. Chegou a derrotar o então número 7 do mundo Henrik Sundstrom, e também superou o austríaco Thomas Muster, que foi número 1 do mundo e campeão de Roland Garros em 1995.
Nos Grand Slam, nunca participou do Australian Open e jogou os demais diversas vezes. Em simples, nunca passou da terceira rodada, campanha que conseguiu fazer cinco vezes, três em Roland Garros e duas em Wimbledon. Nas duplas foi quadrifinalista do US Open em 1984 e teve duas semis em Paris, a primeira em 1982, ao lado do britânico John Feaver, e a outra 10 anos depois com Pablo Albano. Também em 1982, brilhou nas duplas mistas em Roland Garros com Cláudia Monteiro, indo até a final e ficando com o vice. Defendeu o Brasil na Copa Davis em 1979 e 1983, disputando ao todo 27 confrontos. Venceu 13 das 29 partidas que disputou em simples e nas duplas terminou com uma grande marca de 15 vitórias e apenas 5 derrotas.