Родился 15 октября 1920 года в Нью-Йорке.
Во время Второй мировой войны служил в частях ВВС США в Восточной Азии и в Германии.
Учился в Нью-Йоркской Новой школе социальных исследований и в Колумбийском университете.
Около двадцати лет работал в правительственных учреждениях США в Нью-Йорке и за границей.
С 1963 года он начал работать внештатным журналистом и стал профессиональным литератором.

Первая книга Марио Пьюзо — «Тёмная арена» — увидела свет в 1955 году, однако, как и следующее произведение — «Счастливая странница» — получила отрицательные отзывы критики.

Известность писателю принёс изданный в 1969 году роман «Крёстный отец» о корнях и законах чести итальянской мафии, коррупции, насилии и благородном гангстере доне Корлеоне. В 1970-е годы роман стал бестселлером, а в 1972 году по произведению Марио Пьюзо кинорежиссёром Фрэнсисом Ф. Копполой был поставлен одноимённый фильм.

Скончался от сердечной недостаточности 2 июля 1999 года в собственном доме в Бей Шоре, Лонг-Айленд.
Роман Марио Пьюзо «Омерта» был опубликован в 2000 году после смерти автора, последний роман — «Семья» (опубл. 2001) — был закончен Кэрол Джино, женой/вдовой писателя.