Il est né le 10 mai 1952 à Rome, Italie. Il a obtenu son diplôme de physique de l'Université La Sapienza de Rome en 1976. Son intérêt pour l'astrophysique s'est développé lorsqu'il était étudiant et il a mené des recherches à l'Observatoire Astronomique de Rome.
En 1980, Cacciavillan a commencé sa carrière à l'Institut National d'Astronomie et de Physique des Particules (INAF) en Italie. Il a travaillé sur la recherche de galaxies et les structures cosmiques, notamment sur les galaxies à disques, les galaxies spirales et les galaxies elliptiques.
En 1986, il a rejoint le European Southern Observatory (ESO) en Allemagne comme membre de son personnel scientifique. Il y travaillait principalement sur la recherche des structures cosmiques à grande échelle et l'évolution de galaxies.
En 2001, il est retourné en Italie pour occuper un poste de professeur d'astrophysique à l'Université La Sapienza de Rome. Il a continué à travailler sur la recherche de structures cosmiques et l'évolution de galaxies au cours des dernières années.
En plus de sa carrière académique, Cacciavillan a publié plusieurs livres en italien sur les différentes aspects de l'astrophysique, notamment sur le thème de l'Univers et de la vie dans l'Univers. Il est également connu pour ses interventions populaires en tant que conférencier scientifique invité à des émissions de télévision italiennes telles que SuperQuark.
Aujourd'hui, Agostino Cacciavillan continue à travailler sur la recherche de structures cosmiques et l'évolution de galaxies en tant que professeur d'astrophysique à l'Université La Sapienza de Rome. Il est également membre actif de plusieurs sociétés scientifiques internationales, telles que la Société Astronomique Italienne (ASI) et la Société Royale Astronomique (RAS).