1980年09月—1984年07月，就读于武汉地质学院地质系地质学专业，并获得学士学位；
1984年09月—1987年07月，就读于武汉地质学院地层古生物学专业，并获得硕士学位；
1987年09月—1990年08月，就读于中国地质科学院沉积学专业，并获得博士学位；
1990年08月—1992年05月，在中国石油天然气总公司石油勘探开发科学研究院工作；
1992年06月—1995年11月，任中国石油天然气总公司塔里木石油勘探指挥部勘探开发研究中心综合研究室主任；
1995年12月—1998年09月，任中国石油天然气总公司石油勘探开发科学研究院地质所海相碳酸盐岩研究室主任；
1998年10月—2002年03月，任中国石化集团公司南方海相油气勘探项目经理部经理；
2002年04月—2007年02月，任中国石油化工股份有限公司南方勘探开发分公司总地质师、经理、总经理（被评为中石化集团公司有突出贡献的科技专家和第一层次学术带头人）；
2003年10月—2007年07月，就读于北京大学中国经济研究中心，并获得工商管理专业（EMBA）硕士学位；
2007年03月—2008年04月，在中国石油化工股份有限公司勘探分公司工作，担任经理、学术委员会主任；
2008年04月，任中国石油化工股份有限公司油田勘探开发事业部副主任；
2009年，当选中国工程院院士。
2013年，被评为国家首批“万人计划”杰出人才；
2015年12月，担任中国石油化工集团公司副总经理；
2017年03月，担任中国石化集团公司党组成员（2017年国际小行星中心将国际编号为210292号小行星命名为“马永生星”）；
2018年10月，担任中国石化集团公司总裁，对口香港联合交易所有限公司的授权代表；
2019年04月，担任中国石油化工集团有限公司董事、总经理、总裁、党组副书记；
2020年03月，担任中国石油化工股份有限公司董事会薪酬与考核委员会委员。
2021年08月，担任中国石油化工股份有限公司董事长（代为履行职责）。
2021年11月，担任中国石油化工集团有限公司董事长、党组书记。
2021年12月1日，中国石化法定代表人。
2021年8月2日，中国石化发布公告，公告显示，根据《公司法》及《中国石油化工股份有限公司章程》，公司全体董事共同推举董事马永生代为履行董事长职责，期限自推举之日起至公司选举产生新一任董事长之日止。
2021年11月16日，中国石油化工集团有限公司召开中层以上管理人员大会。中央组织部有关负责同志宣布了中央关于中国石油化工集团有限公司董事长、党组书记调整的决定：马永生同志任中国石油化工集团有限公司董事长、党组书记，免去其中国石油化工集团有限公司总经理职务。
2021年12月1日，据天眼查APP显示，中国石油化工集团有限公司发生工商变更，法定代表人由张玉卓变更为马永生。
担任第十三届全国政协委员，政协第十三届全国委员会人口资源环境委员会委员。
马永生敬业精神强，参加工作以来克服重重困难，始终坚持在科研生产第一线，遵循实践—认识—再实践—再认识的思想方法，勇于探索。为川气东送工程和中国海相油气勘探事业作出了卓越贡献。 （科学中国人评）
马永生是海相碳酸盐岩油气勘探理论研究的开拓者，也是中国普光气田、元坝气田发现的主要贡献者。在长期的油气勘探理论研究和生产实践过程中，取得了一系列重大创新成果，为促进中国石油行业发展、保障国家油气安全作出了重要贡献。 （国家科学技术奖励工作办公室评）
马永生星
2017年7月27日下午，由何梁何利基金、中国科学院紫金山天文台和中国石化集团公司共同主办的“马永生星”命名仪式暨学术报告会在北京举行。经何梁何利基金评选委员会推荐、中国科学院紫金山天文台申请，国际小行星中心命名委员会批准：国际编号为210292号的小行星正式命名为“马永生星”。