Começou pela poesia, e teve seu primeiro poema publicado aos 15 anos. Formou-se em Ciências Jurídicas e Sociais na década de 30, na então Faculdade de Direito da Universidade do Rio de Janeiro, atual Faculdade Nacional de Direito da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), onde iniciou sua militância política no Centro Acadêmico Cândido de Oliveira, então fortemente influenciado pelo Partido Comunista Brasileiro. Durante a década de 1930, a então principal Faculdade de Direito da capital da República era um celeiro de arte aliada à política, onde estudaram Lago e seus contemporâneos Carlos Lacerda, Jorge Amado, Lamartine Babo entre outros.
Depois de formado, exerceu a profissão de advogado por apenas alguns meses. Envolveu-se com o teatro de revista, escrevendo, compondo e atuando. Sua estréia como letrista de música popular foi com "Menina, eu sei de uma coisa", parceria com Custódio Mesquita, gravada em 1935 por Mário Reis. Três anos depois, Orlando Silva realizou a famosa gravação de "Nada além", da mesma dupla de autores.
Suas composições mais famosas são "Ai que saudades da Amélia", "Atire a primeira pedra", ambas em parceria com Ataulfo Alves; "É tão gostoso, seu moço", com Chocolate, "Número um", com Benedito Lacerda, o samba "Fracasso" e a marcha carnavalesca "Aurora", em parceria com Roberto Roberti, que ficou consagrada na interpretação de Carmen Miranda.
Em "Amélia", a descrição daquela mulher idealizada, ficou tão popular que "Amélia" tornou-se sinônimo de mulher submissa, resignada e dedicada aos trabalhos domésticos.
Na Rádio Nacional, Mário Lago foi ator e roteirista, escrevendo a radionovela "Presídio de Mulheres". Porém, só ficou conhecido do grande público mais tarde, pela televisão, quando passou a atuar em novelas da Rede Globo, como "O Casarão", "Nina", "Brilhante", "Elas por Elas" e "Barriga de Aluguel", entre outras. Também atuou em peças de teatro e filmes, como "Terra em Transe", de Glauber Rocha.
Um de seus papéis mais marcantes aconteceu na novela O Casarão, quando interpretava o velho Atílio, e contracenava com Yara Côrtes e Paulo Gracindo. Sobre o tempo, Mario dizia: "Discordo quando as pessoas falam "no meu tempo...". Meu tempo é hoje. Fiz um acordo com o tempo: nem ele me persegue e nem eu fujo dele. Um dia a gente se encontra".
Mário esteve na União Soviética, em 1957, a convite da Rádio Moscou, para participar da reestruturação do programa Conversando com o Brasil, do qual participavam artistas e intelectuais brasileiros. Mas os programas radiofônicos produzidos no Brasil., que Mário mostrou aos soviéticos, foram por eles qualificados de "burgueses" e "decadentes". A avaliação que Mário Lago fez da União Soviética também não foi das melhores. Ali, segundo ele, a produção cultural sofria pelo excesso de gravidade e autoritarismo. Apesar da decepção com a experiência soviética, Mário Lago jamais abandonou a militância política.
Em 1964, foi um dos nomes a encabeçar a lista dos que tiveram seus direitos políticos cassados pelo regime militar, e perdeu suas funções na Rádio Nacional.
Em 1989, ligou-se ao Partido dos Trabalhadores e atuou como âncora dos programas eleitorais do então candidato do partido, Luís Inácio Lula da Silva, à presidência da República, em 1998.
Autor dos livros Na Rolança do Tempo (1976), Bagaço de Beira-Estrada (1977) e Meia Porção de Sarapatel (1986), foi biografado em 1998 por Mônica Velloso na obra: Mário Lago: boêmia e política.