Mạc Đĩnh Chi sinh ra trong một gia đình có truyền thống khoa bảng nhưng không may cha mất sớm, gia cảnh bần hàn. Bù vào những thiệt thòi đó là sự thông minh xuất chúng của Mạc Đĩnh Chi và bà mẹ ông là người có tâm hồn lớn rất mực thương yêu con, tần tảo nuôi con ăn học đến nơi đến chốn, một phẩm chất cao quý của người phụ nữ Việt Nam. Đến tuổi đi học, Mạc Đĩnh Chi tỏ ra mẫn tiệp, học một biết mười, có tư chất thông minh hơn người. Đến kỳ thi đại khoa năm Hưng Long 12 (năm 1304) ông đỗ đầu Đệ nhất giáp, tức Trạng nguyên. Sau khi thi đỗ, ông được bổ Thái học sinh hoả dũng thư gia, sau được thăng Đại liêu ban, Tả bộc xạ, làm Nhập nội hành khiển, Tả tư Lang trung.

Năm 1308, Mạc Đĩnh Chi với tài năng và đạo đức của mình, ông dành được sự tin cậy của triều Trần, lần đầu tiên ông được vua Trần Anh Tông cử đi sứ nhà Nguyên. Mạc Đĩnh Chi đã không hổ danh là một tân Trạng nguyên của Đại Việt với khí phách kiên cường, tinh thần tự tôn tự hào dân tộc và tài văn thơ, ứng đối mẫn tiệp trước các đại thần của triều Nguyên khiến cho vua quan triều Nguyên rất vị nể và thán phục, phong cho học vị Lưỡng quốc Trạng nguyên và được các sứ thần triều Nguyên ghi chép rất trân trọng vào Bộ chính sử quốc gia.

Mạc Đĩnh Chi nổi tiếng thơ phú. Ông đã đi vào sử sách và đi vào tiềm thức của nhân dân từ chính tài năng văn chương của mình. Vẫn còn những giai thoại kể về tài ứng đối, thơ, phú của ông như Ngọc tỉnh liên phú (bài phú hoa sen trong giếng ngọc), Phiến Minh (bài minh về quạt)... từ khi ông làm quan triều Trần cũng như khi đi sứ nhà Nguyên.

Mạc Đĩnh Chi làm quan dưới 3 triều vua đời Trần: vua Trần Anh Tông, vua Trần Minh Tông và vua Trần Hiến Tông. Tuy làm quan nhưng Mạc Đĩnh Chi có tiếng là liêm khiết. Ông sống giản dị, lạc quan, mang hết tâm lực và trách nhiệm của mình để phục vụ đất nước. Năm 1339, Mạc Đĩnh Chi về trí sĩ được tặng phong tước hầu.