Pio Foà nacque a Sabbioneta presso Mantova nel 1848. Giovinetto, fu patriota e seguì Garibaldi nella campagna di Bezzecca. Si iscrisse alla Facoltà Medica di Pavia, dove frequentò con assiduità il Laboratorio di Patologia Sperimentale diretto da Giulio Bizzozero, del quale fu uno dei primi allievi.
Si laureò a Pavia e poi, seguendo i consigli del Maestro, frequentò con successo vari laboratori, specialmente un Germania. Divenne un acceso propugnatore dello sviluppo dell'Istologia Patologica e lavorò, sotto la guida di Bizzozero, soprattutto in Ematologia, sulla struttura e sulla riproduzione dei globuli rossi e dei megacariociti. Fu il primo a dimostrare la natura della sostanza granulofilamentosa dei reticolociti.
Studiò anche i meccanismi della leucocitosi e descrisse un caso di «pseudoleucemia» plasmacellulare che anticipava le conclusioni di Camillo Bozzolo sul mieloma multiplo. Nel 1875, a 27 anni, ebbe l'incarico dell'insegnamento della Anatomia Patologica a Modena e vinse il relativo concorso.
Rimasta vacante per la morte di Vittorio Colomiatti la cattedra di Anatomia Patologica di Torino, Foà riuscì a vincere il relativo concorso grazie all'impegno di Giulio Bizzozero che ne fu promotore e commissario. Si dedicò subito alla riorganizzazione dell'insegnamento e della ricerca, riuscendo nel 1888 a fondare un proprio Gabinetto, che divenne fucina di ricerche.
Si interessò anche alla Batteriologia, dell'insegnamento della quale fu a lungo incaricato. Riuscì per primo a coltivare il diplococco della polmonite e a studiarne le attività biologiche. Fu energico rinnovatore dell'Anatomia Patologica, che condusse dal puro esame degli organi nel cadavere alla valutazione istopatologica e alla sperimentazione nell'animale. Si impegnò anche in opere sociali, conducendo campagne contro la tubercolosi, il cancro, le malattie veneree e organizzando colonie alpine e marine.
