Марио Луци родился 20 октября 1914 года в Кастелло, недалеко от Сесто-Фьорентино. Его родители, Сиро Луци и Маргарита Папини, родом из Семпрониано. Он провел свою юность в Кастелло, где начал обучение в начальной школе. Во Флоренции он учился в классическом лицее «Галилео», затем защитил диссертацию по французской литературе о Франсуа Мориаке, получив ученую степень. В это время он знакомится с такими поэтами, как Пьеро Бигонджари, Алессандро Паронки, Карло Бо, Леоне Траверсо и литературным критиком Орестом Макри.
Его первая книга, «La barca», была опубликована в 1935 году, а в 1938 году он начал преподавать в школах городов Парма, Сан-Миниато и Рим.
В 1940 году он опубликовал «Avvento notturno», а в 1945 вернулся во Флоренцию. В 1955 году Луци начал преподавать французскую литературу в Флорентийском университете.
В 1963—1983 годах он опубликовал несколько своих книг, а в 1978 году получил за книгу «Al fuoco della controversia» премию Виареджо.
В 1991 году за свою работу он был выдвинут Национальной академией деи Линчеи на Нобелевскую премию по литературе. Его последняя книга, «L’avventura della dualit?», вышла в 2003 году.
В октябре 2004 года президент Италии Карло Чампи назначил его пожизненным сенатором.
Несколько месяцев спустя Марио Луци умер во Флоренции 28 февраля 2005 года.