Mario Capecchi nació en Verona, una ciudad al norte de Italia, en 1937. Se licenció en química y física en el Antioch College de Ohio, Estados Unidos, en 1961. En 1967, Mario Capecchi recibió un doctorado en biofísica de la Universidad de Harvard bajo la supervisión de James Watson (uno de los premios Nobel de Fisiología o Medicina de 1962). De 1967 a 1969, Capecchi fue miembro junior de la Sociedad de becarios de la Universidad de Harvard. En 1969, Capecci se convirtió en profesor asistente en el Departamento de Bioquímica de la Facultad de Medicina de Harvard y fue ascendido a profesor asociado en 1971. En 1973, Capecchi se incorporó a la facultad de la Universidad de Utah. Desde 1988, Capecchi también se ha desempeñado como investigador en el Instituto Médico Howard Hughes y es miembro de la Academia Nacional de Ciencias.
Capeci fue un consumado investigador de la Universidad de Harvard que descubrió los mecanismos moleculares que conducen a la síntesis de proteínas. Cuando estableció su laboratorio en la Universidad de Utah en 1973, buscó llevar la genética molecular al estudio de las células animales para comprender cómo se controlaban los genes en estas células. Capecchi comenzó una serie de estudios de laboratorio en 1977, demostrando la tecnología de selección de genes en células animales, y en 1989 se dirigió con éxito a un ratón.
Capeci fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos en 1991 y se convirtió en miembro de la Academia Europea de Ciencias en 2002. También recibió numerosos honores y premios.
El Comité Científico de la Real Academia Sueca anunció que el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2007 será otorgado a los científicos estadounidenses Mario Capecchi y Oliver Smith y al científico británico Martin Evans en reconocimiento a sus contribuciones a las células madre investigación.