马天宇有一个姐姐叫做马莉莉。
马天宇出生于山东省德州市的武城县，5岁时的中秋之夜母亲因病去世，从此他再没过过中秋节。父亲也因负债远走他乡，他和两个姐姐跟着年迈的爷爷奶奶生活。为了生计不到16岁的他就担负起养家糊口的重担北漂去打工。在酒吧当服务生时结识了一群“离这个圈子比较近的人”，他们告诉马天宇应该去当演员，考北京电影学院。尚没找到自己人生和职业方向的他接受了朋友这个建议。但因为他胆子极小，又最不喜欢考试的氛围。为了练胆子，在朋友陪伴下报名了《加油！好男儿》。
2006年，参加由东方卫视主办的选秀节目《加油！好男儿》，并获得武汉赛区冠军、全国总决赛第六名、全国网络人气冠军；12月考入北京电影学院学习表演；12月6日，发行首支单曲《只欠秋天》，由马天宇自己填词。
2007年1月29日，发行第一张唱片《宇光十色》，收录10首风格清新但各具特色的歌曲，并且赋予了每首歌一种不同的颜色；该专辑在内地唱片销量排行榜上名列前茅，拿下了16省市内地歌手唱片销量的冠军，并获得亚太音乐榜唱片中国大陆地区销量冠军；其中主打歌《该死的温柔》获得第五届东南劲爆音乐榜劲爆十大金曲、2007百度娱乐沸点年度颁奖礼十大金曲、最热门MV奖、2007网络十大金曲冠军等奖项，并入选日本汉语教材《通过唱歌记住中国话》；5月25日，凭借专辑《宇光十色》在“中国原创音乐总评榜”中一举夺得“内地最具潜质新人”和“内地新人唱片最佳销量”两项大奖；7月5日，获得第一届时尚风云榜颁奖盛典“十大时尚偶像”奖；7月12日，发行单曲《快乐童话》；11月10日，出席第五届“东南劲爆音乐榜”颁奖典礼，并获得“内地最受欢迎男歌手”奖；11月11日，在无锡“七彩金曲排行榜”再次获得“内地最受欢迎男歌手”奖；12月17日，获得第11届腾讯网星光大典“内地年度最受欢迎男歌手”奖。
2008年1月，客串演出的奇幻爱情剧《你是我的梦》播出，在剧中饰演一位歌手马宇，并演唱了片尾曲《冬天的故事》；3月6日，发行第二张唱片《飞》，收录十一首曲风清新质朴的歌曲，尝试了多种新鲜的音乐元素；12月，入选CCTV-4《中华情》节目推出“纪念改革开放30年特别节目”—《岁月如歌》“偶像篇”；12月27日，凭借专辑《飞》获得第十二届七彩颁奖典礼“内地最佳男歌手”奖，专辑主打歌《依然在一起》获得“十大金曲”奖、《青衣》获得“最佳音乐录影带奖”。
2009年1月，发行单曲《夜上海》；3月6日，参演由痞子蔡同名小说改编的电影《夜玫瑰》在中国大陆上映，在片中饰演Web2.0时代的时尚宠儿蓝和彦，这也是他的银幕处女作；4月9日，主演古装电视剧《黛玉传》，在剧中扮演宝二爷贾宝玉，该剧于2010年9月29日首播；10月，携歌曲《该死的温柔》入选记录了新中国60年优秀经典歌曲的音乐纪录片《岁月留声·中国唱片60年见证》。
2010年6月4日，主演的悬疑惊悚电影《异度公寓》上映，在影片中饰演梅子的忠实粉丝孟一凡；11月30日，发行EP《自言自宇》，共收录5首歌曲，该EP是一向以柔情歌曲著称的马天宇的转型之作。
2011年1月1日，参演的新概念武侠剧《怪侠一枝梅》播出，在剧中扮演百面书生贺小梅，马天宇也凭此获得“2011年优酷影视指数最具突破男演员”奖；9月，在穿越剧《步步惊心》中客串出演张晓在现代的初恋男友“黄棣”。
2012年1月，参演青春励志剧《浪漫满厨》，饰演内向沉默的米青，并与魏佳庆合唱该剧主题曲《思念在右手的左边》；6月，主演的都市偶像剧《宝贝妈妈宝贝女》在湖南卫视首播，并于6月15日大结局时期夺得全国卫视黄金时段电视剧收视冠军，他在剧中饰演男主角“腹黑男”章汉哲；7月，参演古装奇幻武侠片《轩辕剑之天之痕》，饰演隋朝西王吕承志。
2013年1月，在古装悬疑剧《唐朝浪漫英雄》中客串出演大唐武功第一侍卫男飞鹰；6月9日，主演喜剧电影《百万爱情宝贝》上映，在影片中饰演“网游达人”叶葱，凭借该片获得第四届乐视盛典“年度电影最具潜力男演员奖”；6月28日，参演的古装悬疑剧《辣妈俏爸》在，他在剧中饰演单纯真诚的菜鸟捕快袁志大；7月，在古装喜剧《龙门镖局》中客串出演非常自恋的杀手龚磬冬；12月21日，发行了第四张个人专辑《世界之外》，也是马天宇首次改变自己标志性的温柔曲风，以轻摇滚风格演绎歌曲。
2014年6月3日，参演的的古装推理悬疑偶像剧《少年神探狄仁杰》播出，在剧中饰演能文善武的皇亲国戚翩翩佳公子王元芳；7月2日，仙侠魔幻偶像剧《古剑奇谭》首播，他在剧中分饰两角，饰演调皮少年方兰生和其前世晋磊，该剧播出期间一直保持同时段收视冠军；9月23日，发布音乐单曲《兰铃曲》，该曲是《古剑奇谭》中兰生与襄铃同人歌；11月17日，发行音乐单曲《纳西索斯》，获得微音乐歌曲红榜、酷狗华语新歌榜、一听音乐新歌榜第一名的成绩；12月2日，出席第十一届“年度先生盛典”，并获得“年度风尚男艺人”奖；12月10日，获的“青春的选择2014年度盛典”年度全能艺人奖；12月31日，参与东方卫视跨年演唱会，演唱《该死的温柔》。
2015年2月27日，在年代悬疑爱情剧《淑女之家》中饰演“小外公”苏志文；3月15日，参与旅行真人秀节目《花样姐姐》播出，并演唱主题曲《让时光在微风中倒流》；3月，都市婚姻励志情感剧《淘婚记》在三亚开机，在剧中饰演黎小俊；5月21日，主演的爱情喜剧电影《土豪520》全国公映，饰演海归男精英余海盐；10月16日，参与配音的奇幻动画电影《小王子》上映，在影片中为小狐狸配音；12月2日，出席第十二届“年度先生盛典”，并获得“年度杰出内地艺人”奖；12月5日，荣获由中国电视艺术家协会主管、中国电视艺术家协会演员工作委员会等共同主办的“2015中国电视好演员”优秀演员称号；12月18日，喜剧电影《万万没想到》公映，在片中饰演守一方平安的道家公子慕容白。
2016年2月7日，首次登上央视春晚，参与出演小品《是谁呢》；6月23日，主演都市爱情剧《缘来幸福》播出，饰演“毒舌小王子”何慕；6月26日，参与录制的腾讯视频真人秀《放开我北鼻》播出；7月21日，参演的古装历史剧《秀丽江山之长歌行》首播，在剧中客串出演刘秀同窗严子陵；7月24日，主演古装玄幻剧《幻城》，饰演冰族王子樱空释和其转世罹天烬，以及小剑灵，并演唱樱空释角色歌《爱如樱》；8月，在电影《建军大业》中扮演林彪；8月18日，出道十年首本自传写真《我本浪人》预售，开售1小时即登上书店预售榜第一名；9月6日，发行EP《手花》，收录4首轻文艺风歌曲，专辑于9月27日获得“酷狗最受欢迎数字专辑奖”，马天宇本人也凭借该EP获得“酷我首位白金唱片艺人”奖；11月24日，获“2016百度娱乐年度人物”奖；12月4日，主演的古装剧《美人私房菜》播出，在剧中饰演忠义大将军李马。
2017年1月16日，获得“2016微博之夜”年度突破演员奖；1月27日，第二次登上央视春晚，在桂林分会场与关晓彤、王嘉共同演唱歌曲《带上月光上路》；2月7日，播出春晚桂林分会场特别节目，独唱歌曲《但愿人长久》；3月1日，成为中国电视艺术家协会演员工作委员会理事中的一员；3月8日，《幻城》番外篇《幻城凡世》首播，在剧中扮演马天赐；6月29日，凭借自传写真集《我本浪人》，荣获第11届作家榜总榜第一名；12月31日，参与“2018梦圆东方跨年盛典”，与王凯、王大陆共同演唱歌曲《当年情》，独唱《手花》和《我只在乎你》。
2018年1月18日，其主演的警匪题材电影《英雄本色2018》在中国大陆上映，在影片中饰演正义又执着的警察周超；3月27日，三国题材权谋古装剧《三国机密之潜龙在渊》在腾讯视频上线，马天宇在剧中饰演汉献帝刘协和弟弟刘平。7月，出演科幻情感剧《完美芯机人》，饰演男主角李遥。9月17日，电视剧《凉生，我们可不可以不忧伤》播出，马天宇饰演凉生，并演唱片尾曲《生生不息》。
2019年，出演电视剧《你好，安怡》；6月18日，马天宇与姐姐马莉莉一同参加的国内首档手足观察类节目《我们长大了》在腾讯视频正式上线，他作为成长观察团成员对孩子们进行无干预的观察和分析。7月1日，电视剧《流淌的美好时光》首播，饰演男主角齐铭。
2006年11月20日，马天宇参加北京市延庆县张山营“97.4音乐希望小学”落成典礼，并参与捐赠乐器、学习用品及资金。
2007年1月30日，在创意地产慈善拍卖会中，捐赠单曲《只欠秋天》母带；10月25日，在广东的八个城市举办“红段子环保嘉年华”巡演，现场感染力下，数万人在支持环保的横幅上签下了名字；11月23日，应某杂志邀请拍摄宣传环保公益为主题的照片，并主动配合录制了几段支持环保的VCR；26日，第一次以星光行动爱心团成员的身份参加腾讯网星光爱心行动第三站的活动，走访海淀培智中学，看望特殊儿童；12月28日，参与新浪献爱心活动，探望身患恶性骨肉癌的病童姗珊，并送给姗姗一条自己最喜爱的白色围巾。
2008年3月28日，参与《梦想中国》慈善公益演唱会演出。5月，为汶川地震捐款3万，参与公益赈灾歌曲《相信爱》的录制，并亲自到地震灾区德阳二中慰问义演。11月，参与“2008MusicRadio我要上学”爱心助学活动。12月13日，作为明星代表参与时尚杂志《嘉人》举办的2008香烛计划的“点亮仪式”，与主办方共同点亮了象征着爱与梦想的烛光，并展示了自己设计的慈善香烛。
2009年1月15日，参加“中网”2009名人慈善典礼“爱·未来”慈善拍卖会，拿出自己的心爱物品用以拍卖，所得款项全部捐献给由李连杰发起的壹基金；2月14日，由有关部门出版的《“中国加油！爱遍中国抗震救灾众志成城”爱心捐助纪念邮票—马天宇专辑》发行，通过邮票的发行和宣传，传播公益文化理念，呼吁各界继续关注震后重建，关注贫困山区的学校和孩子；8月30日，现场助阵“减法生活”绿色公益行动，并带领自行车队环绕奥林匹克公园四周向公众普及环保知识，鼓励大家爱护环境、绿色出行；11月18日，参与“2009MusicRadio音乐之声”公益系列活动“我要上学——爱的5003工程”，呼吁大家帮助贫困地区孩子们的学习与生活。
2010年，参加2010MusicRadio音乐之声“我要上学助学行动”大连站的活动，这是马天宇连续第三年参加该活动；11月15日，去到藏区小学，为那里的学生送去了书包和文具；11月27日，参加由中国妇女发展基金会、全国妇联人才开发培训中心主办的“中国女性智慧论坛”慈善晚会，捐出自己的心爱之物为中国妇女慈善事业贡献力量。
2011年1月14日，参加某节目时，捐赠了自己心爱的收藏品进行慈善拍卖，所得全部捐献给中国红十字基金会，用来帮助需要帮助的小朋友；1月22日，为登封一所希望小学募得爱心物品8万余元，并筹款为孩子们修缮了破漏的教室；1月28日，被河南省希望工程办主任授予了“温暖冬天·希望工程爱心大动员”活动爱心大使聘书，正式开启温暖行动；7月12日，在生日当天以“一本书，一份爱”为口号带领粉丝在北京某图书大厦举行图书义卖活动，义卖书款全部捐至西藏小学用于孩子们的学习生活；16日，参与Music88.7小桔灯爱心读书行动，为济南边远山区的学校捐赠爱心图书。
2012年7月20日，在内蒙古大学文体馆内举行了“因爱而改变”为主题的慈善演唱会。8月，加入到关怀智障患儿健康成长的行动中，呼吁社会能够给予这些患有智障的儿童多点关爱。10月，参与帮助残障儿童实现艺术梦想的活动，呼吁社会更多的爱心人士参与到关心残障儿童身心健康的活动中来。
2013年8月，参与由“中国轮椅天使公益项目”发起的千台免费轮椅爱心发放活动，并提供了一件亲笔签名宣传服进行网络义卖。
2014年5月，参与为边远山区的小朋友捐赠图书的慈善活动“22厘米因爱而美丽”，并担任慈善大使；9月，拍摄《风尚志》“天使的微笑”公益慈善宣传片。
2015年1月12日，在微博许下公益心愿，号召大家为贫困地区的孩子捐助午餐，能让孩子们吃饱饭；4月17日，作为第五届全国大学生“绿植领养”活动大使，号召大家一起领养绿色植物；4月23日，被世界卫生组织特别邀请为“控烟大使”，与潘石屹等一起参与世卫组织驻华代表处在北京启动的名为“你有控吗”的控烟活动，推广无烟环境；5月5日，为2015腾讯益行家古长城公益挑战赛助威；8月31日，马天宇及其工作室联合搜狗网址导航发起“宇梦童行”公益活动，到甘肃省会宁县新添乡石沟小学支教一天，并为孩子们带去学习生活所需物资，同时还送上了互联网知识普及课，此次公益活动也是搜狗网址导航在马天宇摘得搜狗网址导航第三季“人气王”桂冠后，为其打造的与众不同的“专属见面会”；9月16日，参与“为爱乐跑”2015明星慈善跑活动，将慈善与“跑步”结合，号召大家迈开步伐挥洒汗水，为山区孩子的跑步装备而战。
2016年4月24日-26日，马天宇与搜狗网址导航工作人员一起再次“宇梦童行”，到海拔4500米的青海省玉树州曲麻莱县曲麻河乡多秀村小学支教，该活动于2017年1月18日荣获由互联网公益联盟颁发的“2016年度首都互联网公益榜样”奖项；5月24日，在北京顺义区的“小婴儿之家”做义工，照顾患有先天疾病而被遗弃的孩子，陪他们玩，进行捐助，并呼吁大家一起献出自己的一份爱心；6月18日，参与《精彩OK》的公益活动，号召大家一同参与活动，关爱贫困山区的孩子们；10月12日，捐助为6个月至5岁的复杂先心病患儿提供全面帮助的小水滴项目20桶奶粉；11月4日，携手某品牌号召大家关爱唇腭裂儿童；11月12日，为缅甸的贫困孩子们捐助了一百多套新衣服；12月7日，携手手机百度向新县千斤乡戴湾小学的孩子们捐赠了一批冬衣。
2017年2月28日，参与由联合国环境署、国际爱护动物基金会和大自然保护协会TNC联合发起的“关爱保护野生动植物”的公益倡导活动；7月12日，受邀担任由搜狗浏览器和BTV联合举办的“你读一首诗，我送一本书”公益活动推广大使。10月，奔赴云南省昆明市红河州元阳县马街乡鸠妈小学，参加搜狗“宇梦童行”爱心公益活动，为孩子们带去了物质援助，还扮演起了人民教师的角色，给孩子们上起了课，这是马天宇连续第三年参加搜狗“宇梦童行”公益活动。
2018年2月8日，马天宇携手中国扶贫基金会，担任“爱加餐”公益活动爱心宣传大使，呼吁更多的公众关注和支持贫困地区儿童的营养改善。4月7日，马天宇带着工作人员到某孤儿院做了一天义工。4月25日，荣获第15届中国慈善榜“年度慈善明星”奖。
音乐类
2016第一届酷狗最受欢迎数字专辑奖手花（获奖）
2016第一届酷我首位白金唱片艺人手花（获奖）
2011第十一届音乐先锋榜“年度先锋演绎歌手”亲爱的你在哪里（获奖）
2011第十一届音乐先锋榜“年度乐坛进步”（获奖）
2009第二届百度娱乐沸点年度十佳金曲依然在一起（获奖）
2009中央人民广播电台音乐之声中国TOP排行榜年度金曲青衣（获奖）
2009中央人民广播电台音乐之声中国TOP排行榜推荐唱片飞（获奖）
2008中央人民广播电台音乐之声中国TOP排行榜内地点播冠军青衣（获奖）
2008第十二届七彩颁奖典礼内地最佳男歌手飞（获奖）
2008第十二届七彩颁奖典礼十大金曲奖依然在一起（获奖）
2008第十二届七彩颁奖典礼最佳音乐录影带青衣（获奖）
2008第四届新浪网络盛典年度人气播客奖（获奖）
2008第四届新浪网络盛典颁奖音乐类年度新人（提名）
2007第七届音乐先锋榜“年度内地先锋新人”（获奖）
2007第七届音乐先锋榜“内地十大先锋金曲”该死的温柔（获奖）
2007中央人民广播电台音乐之声中国TOP排行榜内地点播冠军该死的温柔（获奖）
2007中国原创歌曲总评榜最具潜质新人奖（获奖）
2007第五届东南劲爆音乐榜内地劲爆最受欢迎男歌手奖（获奖）
2007第五届东南劲爆音乐榜劲爆十大金曲该死的温柔（获奖）
2007中国原创音乐总评榜新人唱片最佳销量奖宇光十色（获奖）
2007第十一届腾讯网星光大典内地年度最受欢迎男歌手奖（获奖）
2007第六届中国金唱片奖新人奖（提名）
2007第十一届七彩金曲排行榜内地最受欢迎男歌手（获奖）
2007第十一届七彩金曲排行榜年度十大金曲该死的温柔（获奖）
2007第一届百度娱乐沸点年度最热门MV该死的温柔（获奖）
2007第一届百度娱乐沸点年度十大金曲该死的温柔（获奖）
影视类
2018第34届大众电影百花奖最佳男配角建军大业（提名）
20172016年度微博之夜年度突破演员奖（获奖）
2013第四届乐视盛典年度电影最具潜力男演员百万爱情宝贝（获奖）
2011第一届优酷影视指数开年盛典最具突破男演员奖怪侠一枝梅（获奖）
综合类
2018第十五届中国慈善榜“年度慈善明星”（获奖）
2018第十五届MAHB年度先生盛典“年度时尚艺人”（获奖）
2017第十一届作家榜总榜第一名我本浪人（获奖）
2016明星感恩季百度娱乐年度人物（获奖）
2016第二届年度挚爱时尚度影响力男明星（获奖）
2015第十二届年度先生盛典年度杰出内地艺人（获奖）
2014第十一届年度先生盛典年度风尚男艺人（获奖）
2014第二届青春的选择年度盛典年度全能艺人（获奖）
2011第一届时尚新锐大典“时尚新锐型格艺人”（获奖）
2007第一届时尚风云榜年度十大时尚偶像奖（获奖）
成名之前的坎坷和奋斗，是精彩的励志故事，不过难能可贵的是，在人生升华之后这一切并没有用来邀买人心，而是只沉淀在他的骨子里，让他更清晰的悟到工作和生活的本质，他身上的每一个细节之处都透露出他对事业的执着与努力。他在演唱和表演上都有着很高的领悟力。
马天宇气质温润而暗藏锋芒，曾多次在一部剧中一人饰演多个角色，将性格迥异的人物诠释得非常到位，让观众能够真切的感受到他饰演的不同角色间的差异与魅力。他非常擅长用眼神和微表情感染观众，演技如行云流水，润物无声，不浮夸也不故作深沉，看着就是舒服。
马天宇内心有观众无法通过荧屏察觉的成熟一面，他把内心里最柔软的部分留给了亲情，坎坷的人生经历给了他更细腻的情感，和不愿辜负的初心。他是一个特别懂礼貌的人，常常主动帮助别人，对周围的朋友关爱有加、体贴照顾，而且懂得回报，还一直乐于奔走于公益事业之中。
他真的很懂事，IQ和EQ都很高，做事方法会收敛，懂拿捏分寸，也许是因为他经历过逆境，知道自己想要什么，我觉得他可以走的比较长久，可塑性比较强。他是很简单的演员，但非常用功，你看他没有想太多，其实做了很充分的准备。他平时看起来挺温顺的，但关键时刻很有“男友力”他是一个眼神天真的大男孩，心思细腻，很有英国绅士风度。
