出身官宦世家，新莽时，任扶风郡（今陕西兴平东南）的督邮。後因私纵重囚，马援亡命北地（现甘肃天水一带），留居当地经营牧畜，王莽末年投奔割据凉州的军阀隗嚣。
建武四年（28年），奉书至洛阳，受到刘秀礼遇。建武八年（32年），隗嚣叛汉，光武帝亲征，马援“聚米为山谷，指画形势”，使光武帝得以顺利击溃隗嚣。
西羌为患，建武十一年（35年），马援任陇西太守，率步骑三千，击破先零羌於临洮（今甘肃岷县）。建武十六年征为虎贲中郎将。建武十七年（41年），又被拜为伏波将军，领兵南下，平定二征，功封新息侯。
此後，匈奴、乌桓侵扰三辅，马援认为“男儿要当死於边野，以马革裹屍还葬，何能卧床上在儿女子手中邪”，又主动请兵出击，光武帝担心他年事已高，不许。马援“据鞍顾眄，以示可用”。帝笑曰：“瞿铄哉是翁也！”於是派他与马武、耿舒共同出征。
建武二十四年，六十二岁的马援又领兵远征武陵五溪蛮（《后汉书.南蛮传》：“光武中兴，武陵蛮夷特盛。建武二十三年，精夫相单程等据其险隘，大寇郡县。”）。建武二十五年（49年）三月，受阻於壶头山（今沅陵东北），水急，船难溯行，天炎溽暑，士卒多疫死，援亦病死於军中。《桃源县志》称：“马援征诸蛮，病死壶头山”。耿舒代替马援监督诸军。
汉明帝时，图画东汉初年的名臣列将于云台，马援之女马氏当时为皇后，因外戚之故，唯独没有列上马援。东平王怪而问之，明帝笑而不答。直到永平十七年，马援夫人逝世，“乃更修封树，起祠堂”。建初三年（78年），曾外孙汉章帝使五官中郎将持节追策，諡援为忠成侯。
相传三国时军阀马腾、马超是马援的后人。
建武四年（28年），奉书至洛阳，受到刘秀礼遇。建武八年（32年），隗嚣叛汉，光武帝亲征，马援“聚米为山谷，指画形势”，使光武帝得以顺利击溃隗嚣。
西羌为患，建武十一年（35年），马援任陇西太守，率步骑三千，击破先零羌於临洮（今甘肃岷县）。建武十六年征为虎贲中郎将。建武十七年（41年），又被拜为伏波将军，领兵南下，平定二征，功封新息侯。
此後，匈奴、乌桓侵扰三辅，马援认为“男儿要当死於边野，以马革裹屍还葬，何能卧床上在儿女子手中邪”，又主动请兵出击，光武帝担心他年事已高，不许。马援“据鞍顾眄，以示可用”。帝笑曰：“瞿铄哉是翁也！”於是派他与马武、耿舒共同出征。
建武二十四年，六十二岁的马援又领兵远征武陵五溪蛮（《后汉书.南蛮传》：“光武中兴，武陵蛮夷特盛。建武二十三年，精夫相单程等据其险隘，大寇郡县。”）。建武二十五年（49年）三月，受阻於壶头山（今沅陵东北），水急，船难溯行，天炎溽暑，士卒多疫死，援亦病死於军中。《桃源县志》称：“马援征诸蛮，病死壶头山”。耿舒代替马援监督诸军。
汉明帝时，图画东汉初年的名臣列将于云台，马援之女马氏当时为皇后，因外戚之故，唯独没有列上马援。东平王怪而问之，明帝笑而不答。直到永平十七年，马援夫人逝世，“乃更修封树，起祠堂”。建初三年（78年），曾外孙汉章帝使五官中郎将持节追策，諡援为忠成侯。
相传三国时军阀马腾、马超是马援的后人。