Suo padre Tomaso, fondatore della prima rivista di cinema "Lux et Umbra", fu celebre giornalista e critico teatrale, all'interno della sua famiglia, conobbe e frequentò grandi personalità della letteratura e dello spettacolo, in questo ambiente fortemente intellettuale Monicelli crebbe, apprese, venne stimolato e mosse i suoi primi passi verso il mondo dello spettacolo.
Dopo un periodo romano in cui frequentò le scuole elementari, Monicelli e famiglia si trasferirono nuovamente a Viareggio, poi a Milano dove il giovane Monicelli iniziò la sua carriera universitaria che concluse poco prima della guerra, laureandosi in Storia e filosofia a Pisa.
L'esordio cinematografico come regista avvenne nel 1934. In quell'anno Mario Monicelli girò insieme al cugino e amico Alberto Mondadori, (la sorella di Tomaso Monicelli era la moglie di Arnoldo Mondadori), il cortometraggio Cuore rivelatore, cui fece seguito il mediometraggio muto, I ragazzi della via Paal che, nella sezione "passo ridotto" della Mostra del Cinema di Venezia, vinse il primo premio grazie al quale, Monicelli ebbe la possibilità di lavorare in un vero film; iniziò così la sua carriera sul set come ciakista con il regista Gustav Machaty. Sotto lo pseudonimo di Michele Badiek diresse nel 1937 il suo primo lungometraggio, Pioggia d'estate.