Mastroianni Turin shahrida o'sgan, u erga uning oilasi tug'ilgandan keyin tez orada ko'chib kelgan. Kelajak aktyorning oilasi kambag'al hayot kechirgan, shuning uchun yoshligidan boshlab u qo'shimcha ish qilishga majbur bo'lgan. Yoshligida Marselloning sahnaga bo'lgan ishtiyoqi namoyon bo'lgan: u barcha maktab spektakllarida ishtirok etgan.
Maktabdan keyin Mastroianni hunarmandlik maktabiga bordi. U arxitektor yoki muhandis bo'lishi mumkin edi, lekin tasodif aralashdi: Marsello "Marionette" ("Marionetkalar") filmidagi massovka ichida joy oldi. Shu vaqtdan boshlab u kinoda faol suratga tushishni boshladi, asosan kichik va ahamiyatsiz rollarda. Ammo yigirma besh yoshida unga muhimroq rollar taklif qila boshladilar. Shunday qilib, u "Cuori sul mare" ("Dengiz ustidagi yuraklar"), "Vita da cani" ("It hayoti") va "Domenica d'agosto" ("Avgust yakshanbasi") kabi filmlarda ishtirok etdi.
Marsello Mastroianni aktyorlik olimpiyasining cho'qqisiga qarab yurishni boshladi. 1957-yilda u Luchino Visconti "Le notti bianche" ("Oq kechalar") melodramasida suratga tushdi. Bu rol Mastroianni haqiqiy shuhrat va e'tirof olib keldi. Keyin aktyorning muhim ishi Mariyo Monichelli "I soliti ignoti" ("Yovuzlikchilar, odatdagidek, noma'lum qoldi") avantyura komediyasida Tiberyo obrazini ajoyib ijro etgan roli bo'ldi.
Ammo italyan aktyorning kino karerasining cho'qqisi oltinchi o'n yilliklarda, u afsonaviy rejissyor Federico Fellini va dunyo kino san'ati uchun ahamiyatli Mikelanjelo Antonioni filmlarida ishtirok etishni boshlagan vaqtda sodir bo'ldi.
Fellini filmlari orasida Mastroianni ishtirokidagi eng mashhur filmlar quyidagilarni ajratib ko'rsatish mumkin: "La dolce vita" ("Shirin hayot") va "8½" ("Sakk va yarim"). Mikelanjelo Antonioni bilan aktyor mashhur "La notte" ("Kecha") dramasida suratga tushdi.
Keyinchalik aktyorning filmografiyasi "La grande bouffe" ("Katta ovqat"), "Matrimonio all'italiana" ("Italiya uslubidagi nikoh") va "Ochi chernye" ("Qora ko'zlar") kabi filmlar bilan boyitildi. Oxirgi filmining rejissyori Nikita Mixalkovdir.
Marsello Mastroianni 1996-yil 19-dekabrda Parijda podjeludok bezi saratoni tufayli vafot etdi.
