ماریو بارگاس یوسا در یک محیط خانوادگی پرتلاطم بزرگ شد. والدینش قبل از تولد او از هم جدا شدند و او دوران کودکی خود را با مادر و پدربزرگ و مادربزرگ مادری‌اش در بولیوی گذراند. در سن 10 سالگی، والدینش دوباره با هم آشتی کردند و او با پدرش ملاقات کرد، تجربه‌ای که تأثیر عمیقی بر او گذاشت. خانواده به پرو بازگشتند و بارگاس یوسا در مدرسه نظامی لیما تحصیل کرد، تجربه‌ای که بعدها در رمان "عصر قهرمان" (سال‌های سگی) 1963 به تصویر کشید. این کتاب موفقیت زیادی به‌دنبال داشت و نام او را بر سر زبان‌ها انداخت.
بارگاس یوسا تحصیلات خود را در رشته ادبیات و حقوق در دانشگاه ملی سن مارکوس در لیما ادامه داد. در اوایل دهه 1950 با جولیا ارکیدی ازدواج کرد. رابطه‌ی آن‌ها بعدها در آثارش و به‌ویژه در رمان "خاله جولیا و نویسنده اش" 1997 بازتاب یافت.
پس از "عصر قهرمان"، که در یک آکادمی نظامی اتفاق می‌افتد و انتقادی از ماهیت اقتدارگرایانه‌ی جامعه‌ی پرو است، رمان‌های اولیه‌ی بارگاس یوسا به دلیل واقع‌گرایی اجتماعی و نقدهای سیاسی شناخته‌شده‌اند. آثاری مانند "گفت‌و‌گو در کاتدرال" 1969 و "خانه سبز" 1966 که به بررسی موضوعاتی مانند فساد ، خشونت و مبارزات علیه قدرت در کشورهای آمریکای لاتین پرداخته‌اند.
در دهه‌های 1970 و 1980، سبک ادبی بارگاس یوسا تغییر کرد و روایت‌های بازیگوش‌تر و تجربی‌تری را در آثارش وارد کرد. "جنگ آخر زمان" 1981 یکی از آثار برجسته‌ی او است که براساس شورش کانودوس در برزیل قرن 19 نوشته‌شده‌است.
در طول دوران حرفه‌ای خود، ماریو بارگاس یوسا به خاطر نقد واقعیت‌های سیاسی آمریکای لاتین، از دیکتاتوری‌ها تا بی‌عدالتی‌های اجتماعی، شناخته شده است. رمان‌های برجسته او مانند "سور بز" 2000، به بازنمایی دوره وحشیانه حکومت رافائل تروخیو در جمهوری دومینیکن پرداخته و "رویای سلت" 2010، بر روی شخصیت تاریخی راجر کیسمِنت و وحشت‌های استعمار تمرکز دارد.
مجموعه‌ی فعالیت‌ها و آثار وی، نوبل ادبیات 2010 را برایش به ارمغان آورد که در آن کمیته نوبل از پژوهش‌های این نویسنده درباره‌ی ساختارهای قدرت و مبارزات فردی علیه سرکوب، قدردانی کرد.
علاوه بر دستاوردهای ادبی، بارگاس یوسا در عرصه سیاست نیز فعال بوده است. در اواخر دهه 1980، او به حامی لیبرالیسم تبدیل شد و به شدت با رژیم‌های اقتدارگرا در آمریکای لاتین مخالفت کرد. در سال 1990، او به عنوان یک نامزد محافظه‌کار در انتخابات ریاست جمهوری پرو شرکت کرد. اما در انتخاباتی جنجالی، به آلبرتو فوجیموری باخت. پس از این شکست، او از سیاست فعال فاصله گرفت اما به نوشتن مقالات سیاسی و اظهار نظر درباره‌ی موضوعات مختلف اجتماعی وسیاسی ادامه داد.
زندگی شخصی بارگاس یوسا پس از جدایی از جولیا اورکیدی، در سال ۱۹۶۵ با پاتریشیا یوسا، دخترعموی خود، ازدواج کرد که حاصل این ازدواج سه فرزند است. تجربیات شخصی او اغلب الهام‌بخش نوشته‌هایش بوده است.
ماریو بارگاس یوسا یکی از چهره‌های محوری ادبیات آمریکای لاتین محسوب و در کنار نویسندگانی چون گابریل گارسیا مارکز، خولیو کورتاسار و کارلوس فوئنتس شناخته می‌شود. آثار او به زبان‌های متعدد ترجمه شده و تأثیر او فراتر از ادبیات است. او در طول زندگی‌اش همواره مدافع دموکراسی، حقوق بشر و آزادی بیان بوده است.
علاوه بر جایزه نوبل، بارگاس یوسا جوایز و افتخارات متعددی از جمله جایزه سروانتس، معتبرترین جایزه ادبیات اسپانیایی‌زبان، در سال ۱۹۹۴ دریافت کرده است.