Kallion vanhemmat olivat kirkkoherra, lääninrovasti Pietari Antero Kallio (entinen Öst) ja Lydia Charlotta Durchman. Hän pääsi ylioppilaaksi Vaasan lyseosta 1896 ja hän valmistui arkkitehdiksi Polyteknillisestä opistosta vuonna 1900. Hän työskenteli aluksi arkkitehti Gustaf Nyströmin toimistossa sekä Nyström-Petrelius-Penttilän arkkitehtitoimistossa, ennen kuin hän perusti 1903 yhteisen toimiston arkkitehti Werner von Essenin ja rakennusmestari Emanuel Ikäläisen kanssa nimellä Essen, Kallio ja Ikäläinen[2]. Toimisto suunnitteli useita asuintaloja Helsinkiin. Kallio perusti oman toimiston 1913. Hänen ensimmäinen merkittävä työnsä oli samana vuonna valmistunut Tampereen teatteri.[1][3]
Kallio osallistui veljensä Oiva Kallion kanssa 1910- ja 1920-luvuilla useisiin arkkitehtikilpailuihin, ja he suunnittelivat kilpailuehdotustensa pohjalta muun muassa Imatran voimalaitoksen julkisivut. Yksin Kauno S. Kallio suunnitteli vuosina 1920–1937 kymmenen Kansallis-Osake-Pankin haarakonttorirakennusta. Hän erikoistui sitten kirkkorakennusten suunnitteluun, ja uudisrakennusten lisäksi hän suunnitteli myös kirkkojen korjauksia ja entisöintejä.[1]
