El Dr. Mayo se graduó de Pomona College y luego cursó estudios en la Facultad de Medicina de la Universidad de Pensilvania; realizó su internado en el Baylor College of Medicine.  Pasó cuatro años sirviendo a marines y marineros como Oficial Médico General en la Armada de los Estados Unidos, donde recibió varias condecoraciones, entre ellas la Navy Commendation Medal, la Navy Achievement Medal, la Expert Marksmanship Medal y el Fleet Marine Force Ribbon.  El Dr. Mayo alcanzó el rango de Teniente Comandante.

Posteriormente completó su residencia de tres años en Oftalmología en el University of Texas Health Science Center San Antonio, donde fue nombrado Residente del Año en dos ocasiones.  Además, recibió el Premio Mary Bass Boeker por Logro Sobresaliente en Investigación y fundó el Club de Oftalmología para Estudiantes de Medicina.  Tras mudarse una vez más a Pensilvania, el Dr. Mayo finalizó su fellowship de dos años en Cirugía Vitreorretiniana en el Scheie Eye Institute de la Universidad de Pensilvania.  Durante su formación, también participó en investigaciones sobre terapia fotodinámica dirigida por anticuerpos.  Hasta la fecha, el Dr. Mayo ha realizado más de 40 artículos, publicaciones, exhibiciones científicas y presentaciones orales.  Un último traslado a California lo llevó al Condado de Orange, donde fundó Mayo Retina en 2008 para cumplir su sueño de ejercer en la práctica privada.