Mahershalalhashbaz Gilmore est né àOakland enCalifornie d'une mèrepasteur et d'un père acteur[1]. Il se destine d'abord à une carrière sportive notamment en intégrant l'équipe de basket-ball de l'université de Saint Mary's en Californie enNCAA. Ses rapports conflictuels avec l'entraîneurErnie Kent le détournent de ce sport. Il se découvre alors une passion pour le théâtre et décide de poursuivre dans cette voie en devenant acteur[2].
En 2003, il décroche un rôle principal, dans la série d'investigationAgence Matrix. Mais le programme ne dépasse pas 15 épisodes. Il rebondit cependant rapidement avec la mini-série fantastiqueLes 4400, où il forme un couple emblématique avecLaura Allen. Le succès de la fiction conduit la chaîne à commander plusieurs saisons complémentaires.
En2007, la série s'arrête mais l'acteur fait partie de la distribution d'un film très attendu de l'année 2008 : la grosse productionL'Étrange Histoire de Benjamin Button, portée parBrad Pitt et réalisée parDavid Fincher. C'est à la télévision qu'il décroche cependant un premier rôle, celui du téléfilm dramatique20 ans d'injustice, au côté deJulia Ormond, diffusé en 2009.
Il tourne parallèlement un pilote de série télévisée centrée sur le milieu de la boxe, intituléeLights Out, sous la direction deClark Johnson. Mais le projet est retourné[pas clair]. L'année suivante, il apparaît donc dans un épisode d'une nouvelle mais éphémère série produite parJ.J. Abrams,Alcatraz. Il connaît surtout une belle exposition en tenant un rôle récurrent dans la série dramatiqueTreme. Il joue aussi dans une douzaine d'épisodes de la plus confidentielle série de science-fictionAlphas, diffusée entre 2011 et 2012.
En2013, il est enfin remarqué par un public plus large en figurant au casting de la très médiatisée série politiqueHouse of Cards, portée par le tandem de stars hollywoodiennesKevin Spacey etRobin Wright. Il joue son personnage durant les quatre premières saisons, diffusées jusqu'en 2016.
Il joue aussi dans d'autres fictions au discours fort : le drame indépendantLes Figures de l'ombre (2016), réalisé parTheodore Melfi, puis le drame musicalRoxanne Roxanne (2017), deMichael Larnell. Côté télévision, il interprète l'antagoniste de la première saison de la sérieLuke Cage (2016), dont la distribution est majoritairement afro-américaine. Son personnage est celui de Cornell "Cottonmouth" Stokes.
Lors du Comic-con de San Diego, Marvel Studios annonce un reboot deBlade avec Mahershala Ali dans le rôle-titre.Kevin Feige, président de Marvel Studios, révélera par la suite que c'est Ali qui a pris contact avec le producteur pour obtenir le rôle, et ce, malgré sa participation àLuke Cage qui est censé se dérouler dans le même univers[3]. En 2023, il est révélé que les nombreux problèmes de production du reboot, notamment les réécritures du script qui auraient mené à une version où Blade serait un personnage de second plan, ont amené Ali à menacer Marvel Studios de quitter le projet, qui est finalement maintenu pour 2025[4].