Der aus einer Lehrerfamilie stammende Casona studierte bis 1926 Philosophie und Literatur an der Escuela Superior de Magisterio und unterrichtete ab 1928 an einer Schule im Valle de Arán. 1931 ging er nach Madrid und übernahm dort die Leitung des Teatro del Pueblo, mit dem er im Rahmen der Misiones Pedagógicas mehr als 200 Aufführungen in ganz Spanien realisierte. Für die Arbeit, an der sich Künstler wie María Zambrano, Vicente Valls, und Luis Cernuda beteiligtem, erhielt er den Premio Lope de Vega. Während des Spanischen Bürgerkrieges arbeitete Casona in Frankreich, später lebte er in Argentinien.
Als Dramatiker debütierte Casona mit dem Stück El crimen de lord Arturo, das 1929 Zaragoza uraufgeführt wurde. Es folgten Stücke wie La sirena varada, das 1934 von der Theatergruppe von Margarita Xirgu und Enrique Borrás uraufgeführt wurde, La dama del alba (1944) und El caballero de las espuelas de oro, ein Drama über das Leben von Francisco de Quevedo, mit dem er sich 1964 von der Theaterbühne verabschiedete.
Neben eigenen Stücken verfasste Casona auch Bearbeitungen von Stücken William Shakespeares, Lope de Vegas und Tirso de Molinas, einen Roman und Erzählungen, Filmskripte und ein Opernlibretto, Gedichte und Stücke für Kinder. Für den Prosaband Flor de leyendas erhielt er 1932 den Premio Nacional de Literatura.