Né à Lorient (Morbihan) le 31 octobre 1808, dans une famille de la noblesse irlandaise établie en Bretagne depuis trois générations, il fut élève de l'École spéciale militaire de Saint-Cyr. Il entama alors une carrière militaire remarquable, participant notamment à plusieurs campagnes en Afrique et en Orient au cours desquelles il fut blessé à deux reprises.
Il obtint la Légion d'honneur pour ses actions lors de la bataille de Marengo en 1859. Il se fit remarquer par son courage, sa compétence et ses capacités tactiques, ce qui lui valut des postes de plus en plus importants dans l'armée française.
En 1870, il fut nommé commandant en chef du corps expéditionnaire français envoyé pour aider l'Autriche lors de la guerre franco-allemande, dont il était très critique depuis le début. Il remporta une victoire décisive à la bataille de Sedan, où Napoléon III fut capturé.
Après l'abdication de Napoléon III et la défaite française, Mac-Mahon refusa le poste de régent qu'il lui avait été offert et se retira de la vie publique pendant plusieurs années. Il revint au premier plan lorsque les élections législatives de 1873 aboutirent à l'élection d'une Assemblée constitutante, chargée de mettre en place une nouvelle Constitution.
Mac-Mahon se présenta alors aux élections présidentielles de 1873 et fut élu au second tour avec un faible pourcentage des voix. Il gouverna dans les conditions difficiles que lui avait créées la crise politique engendrée par la guerre de 1870, le soutien des monarchistes et l'hostilité des républicains radicaux.
Le 26 janvier 1879, Mac-Mahon dissout l'Assemblée nationale pour faire face à une crise politique qui avait éclaté entre les partisans du général Boulanger et ceux de Jules Grévy. Il conserva le pouvoir jusqu'au 20 février 1887, après avoir refusé de se porter candidat aux élections suivantes.
Marie Armand Patrice de Mac-Mahon décéda à Paris en 1893. Sa vie et son action ont été l'objet d'études historiques et de débats politiques jusqu'à nos jours.