ولد الفنان محمود مرسي في 7 يونيو عام 1923 بمدينة الإسكندرية، التحق بالمدرسة الثانوية الايطالية القسم الداخلي، وبعد تخرجه منها التحق بكلية الآداب جامعة الإسكندرية قسم الفلسفة وبعد التخرج عمل مدرسًا ولم يستمر طويلًا واستقال ثم سافر إلى فرنسا ليدرس الإخراج السينمائي بمعهد الدراسات العليا بباريس.

امضى في باريس خمس أعوام وتركها حين فقد أمواله ليذهب إلى لندن ويعود إلى مصر بعد 7 أشهر بعد استقالته من إذاعة بي بي سي البريطانية، وبعد عودته عمل بالبرنامج الثاني في الإذاعة المصرية وبعدها عمل مخرجًا بالتليفزيون المصري ثم مدرسًا للتمثيل في المعهد العالي للفنون المسرحية الذي تعرف فيه على سيدة المسرح العربي سميحة أيوب التي تزوجها وأنجب منها ابنهم علاء الذي يعمل معالج نفسي.

بدأ العمل السينمائي في عام 1962 فيلم أنا الهارب للمخرج نيازي مصطفى بعد رفض طويل مقابل 300 جنيهًا، كما أخرج عدد من الأفلام والمسرحيات ونذكر منها مسرحية الخاطبة.

عمل بالتمثيل في فترة متأخرة بسبب أنه قضى وقتًا طويلًا في الدراسة وظل يعمل في التعليم لمدة خمس أعوام في الفن المسرحي والإخراج التليفزيوني، كان مقلًا في أعماله السينمائية لأنه كان يحرص دائمًا على الجودة، و برغم أنه كان يمتلك موهبة فذة لم تستغل كاملة.

كان الفنان محمود مرسي المرشح الأول من جهة الإنتاج لدور أنيس في فيلم ثرثرة فوق النيل الذي لعبه الفنان القدير عماد حمدي لكن المخرج حسين كمال أصر على إسناد الدور لـ«حمدي».

فيلم شىء من الخوف هو أبرز أعمال الفنان محمود مرسي والتي يحفظ الجمهور جملة «جواز عتريس من فؤادة باطل» عن ظهر قلب، وشارك في ستة أفلام بقائمة أفضل 100 فيلماً في تاريخ السينما المصرية حسب استفتاء النقاد عام ١٩٩٦: السمان والخريف ١٩٦٧، شيء من الخوف ١٩٦٩، زوجتي والكلب ١٩٧١، أغنية على الممر ١٩٧٢، ليل وقضبان ١٩٧٣، أبناء الصمت ١٩٧٤.

يعتبر مسلسل «رحلة أبو العلا البشري» الذي قدمه الفنان محمود مرسي من تأليف أسامة أنور عكاشة أشهر أعماله إلى جانب إعادة تقديمه لثلاثية نجيب محفوظ ودور السيد أحمد عبد الجواد، الذي لعبه من قبل يحيى شاهين في الثلاثية الشهيرة.

ارتبط الفنان محمود مرسي بقصة حب مع سيدة المسرح العربي سميحة أيوب، حيث كانت الزيجة الوحيدة في حياته، والتي أسفرت عن ابنه الوحيد علاء الذي يعمل معالجًا نفسيًا، وانتهت بالطلاق.

وصرح الفنان محمود مرسي عن عن موجة أفلام هنيدي وعلاء ولي الدين وغيرهما من الشباب قال: «محمد هنيدي ممثل محدود القدرات ربما يضحك الناس لكنه غير قابل للتطوير ولن يصل أبدا إلى مقدرة عادل إمام وهناك آخرون مثله في القدرات المحدودة مثل علاء ولي الدين وآخرين لا اذكر أسماءهم وفيلم الواحد منهم يكلف ملاليم ويدر عليه ملايين والتفسير الوحيد هو أن طوفان التفاهة طاغ وعموما أنا لا أشاهد التليفزيون المصري ولا اذهب إلى السينما أو المسرح».

رحل عن عالمنا الفنان محمود مرسي أثناء تصوير مسلسل وهج الصيف يوم 24 أبريل عام 2004 إثر أزمة قلبية حادة عن عمر يناهز 80 عامًا.