বাংলাদেশের ফরিদপুরে জন্ম। পদার্থ বিদ্যায় স্নাতক। বেশ কিছুদিন তিনি কিছুটা বাধ্য হয়েই মেডিক্যাল রিপ্রেসেনটেটিভের কাজ করেছিলেন। কিন্তু বেশিদিন করতে পারেননি। কলকাতায় একটি ফিল্ম স্টুডিয়োতে অডিও মেকানিকের কাজ নিয়েছিলেন। ছবি তৈরির সূত্রপাত এখান থেকেই।
প্রথম ছবি ‘রাত ভোর’(১৯৫৫)। উত্তম কুমার এবং সাবিত্রী চট্টপাধ্যায়কে নিয়ে বানিয়েছিলেন। ছবিটি চূড়ান্ত ফ্লপ। তিনি তাঁর প্রথম ছবির কথা পরে আর মনে রাখতে চাননি।
কালী বন্দ্যোপাধ্যায়কে নিয়ে তিনি বানিয়েছিলেন ‘নীল আকাশের নীচে’। এই ছবির প্রযোজক ছিলেন গায়ক এবং সুরকার হেমন্ত মুখোপাধ্যায়। এই ছবি তাঁকে কিছুটা পরিচিতি দেয়। ‘নীল আকাশের নীচে’ভারতের প্রথম ছবি যা ‘ব্যান’ করা হয়েছিল
চার্লি চ্যাপলিনের অসম্ভব ভক্ত ছিলেন মৃণাল সেন। চ্যাপলিনের ‘দ্য কিড’ ছিল তাঁর দেখা প্রথম ছবি। তিনি তখন সাত-আট বছরের।
১৯৬৩ সালে মৃণাল সেনের ‘আকাশ কুসুম’ রিলিজ করার পর কড়া সমালোচনা করেছিলেন সত্যজিৎ রায়। প্রায় দু’মাস ধরে দু’জনের মধ্যে চিঠি-যুদ্ধ চলেছিল।
মাধবী মুখোপাধ্যায়ের মাধবী নামটি দিয়েছিলেন মৃণাল সেন। ‘বাইশে শ্রাবণ’ করার সময় এই নামকরণ।
৩০ ডিসেম্বর,২০১৮ তে মৃনাল সেন শেষ নিঃশ্বাস ত্যাগ করেন। তাঁর বহু চিঠিপত্র, চিত্রনাট্য, সংগৃহীত বই, দুর্লভ ছবি শিকাগো ইউনিভার্সিটিকে দান করেছেন তাঁর ছেলে কুনাল সেন।