Mario Bava a contracté le virus du cinéma par son père. Celui-ci, sculpteur, est entré dans le monde du cinéma en 1906 en réalisant le portail d'un tombeau pour une production Pathé. Il sera par la suite chef-opérateur sur des productions italiennes. Cependant la première vocation de Mario Bava est la peinture qu'il apprend aux Beaux Arts. Mais en 1939, il entre dans le cinéma comme directeur de la photographie, puis comme chef opérateur. Il devient rapidement, grâce à la qualité de ses éclairages et la flamboyance de ses couleurs, l'un des chefs opérateurs les plus convoités d'Italie. Il travaille, entre autres, aux côtés de Pabst,
Dino Risi,
Roberto Rossellini, Riccardo Freda ou
Raoul Walsh.
Lorsque Riccardo Freda abandonne le tournage des Vampires, Bava qui était chargé de la photo et des effets spéciaux, se voit confier la réalisation et termine le film en deux jours. Bava fera de même avec Caltiki de Freda et
La Bataille de Marathon de
Jacques Tourneur et co-réalise avec Pietro Francisci Les Travaux d'Hercule et Hercule et la reine de Lydie avant de se voir confier, en 1960, Le Masque du démon. Bava s'éloigne des codes du film de vampire et réussit un film expressionniste, poétique, gothique et effrayant qui lui permet d'accéder à une renommée mondiale. Mais aussitôt Bava délaisse le fantastique pour retrouver le péplum et les fresques en costumes avec Hercule contre les vampires, La Ruée des Vikings et Les Mille et Une Nuits. En 1962, Bava réalise son premier thriller,
La Fille qui en savait trop dans lequel il commence à jeter les bases de ce que sera le giallo avant de renouer avec l'univers gothique et sadique de ses débuts dans Le Corps et le fouet. En 1963, Bava connaît un nouveau succès public avec le film à sketches,
Les Trois Visages de la peur. L'année suivante, il réalise Six femmes pour l'assassin. Avec ce film, qui est souvent considéré comme son chef-d'oeuvre, où culmine son goût pour les lumières et les couleurs flamboyantes et les décors surchargés, Bava signe l'acte fondateur du giallo.
Mais, à cette époque, en Italie, c'est le western qui a les faveurs du public. Bava s'y essaye, sans réussite, avec Arizona Bill. Grâce aux succès public aux États-Unis du masque du démon et des trois visages de la peur, Bava signe un contrat de cinq films de science-fiction pour American International Pictures, mais n'en réalisera qu'un, Terrore nello spazio, dont se souviendra
Ridley Scott pour Alien. Avec Opération peur, Bava renoue à nouveau avec le film de terreur et le fantastique gothique. La fin des années 1960 et le début des années 1970 est une période de forte activité pour Bava qui réalise un film de vikings (
Duel au couteau), une parodie des films Corman-Poe (Le spie vengono dal semifreddo), un succès public (Danger Diabolique), un péplum (L'Odyssée), des giallo (Il rosso segno della follia, L'île de l'épouvante et La Baie sanglante), deux films fantastiques gothico-macabres (
Lisa et le diable et Baron vampire), un policier réaliste (Cani Arrabbiati) et un western (Roy Colt e Winchester Jack). Mais de tous ces films seul Danger Diabolique fut un succès commercial, tandis que
Lisa et le diable et Cani Arrabbiati ne furent même pas distribués. À partir de 1974, Bava est alors délaissé par le monde du cinéma. Et c'est son fils,
Lamberto Bava qui signe les dernières réalisations du père, un giallo, Shock en 1977, et en 1978, un téléfilm pour la RAI, La venere d'Ille.
Mario Bava meurt à Rome, d'une crise cardiaque, le 27 avril 1980, quelques semaines avant de commencer un nouveau film, un space opéra, Star Express.