Nato a Nagano, città giapponese capoluogo dell'omonima prefettura. Il padre desiderava diventare un autore di manga di successo, ma muore quando Mashima è molto giovane, senza raggiungere il suo sogno. Tale assenza si rivelerà molto importante anche per le future creazioni dell'autore.
Appassionato di manga da quando ha memoria ha sempre voluto diventare un autore di manga. Durante la sua infanzia vive in montagna dove utilizza i manga portati dal nonno per esercitarsi ricalcando le immagini. In quegli anni si appassiona a Dragon Ball e Dragon Quest. Durante le scuole medie, per via del carattere ribelle, attraversa un periodo difficile ma continua a fare pratica con il disegno. Ai tempi del liceo diventa un chitarrista in gruppo rock chiamato Night Meeting. La condotta scolastica continua a peggiorare, arrivando alla sospensione a tempo indeterminato dall'istituto. In questo periodo decide di diventare un autore di manga.
Dopo essersi trasferito a Tokyo entra in una scuola specializzata per poi abbandonarla non ritenendola adeguata rispetto al suo obiettivo. Inizia a lavorare part-time in una sala giochi per sostenersi economicamente. Gli viene consigliato di partecipare a un concorso per farsi conoscere e seguendo quanto riferito nel 1998 partecipa con il suo one-shot di sessanta pagine "Magician" a un concorso indetto dalla rivista Weekly Shōnen Magazine della Kodansha. L'opera, per quanto l'autore stesso la considera pessima, vince un premio e viene pubblicata nel 51° numero della rivista del 1998. Nello stesso anno un altro suo oneshot, "Bad boy song" viene pubblicato sulla rivista shonen magazine fresh nell'agosto del 1998. Mashima stesso ignora quale dei due sia in realtà il suo lavoro da debutto, in quanto il secondo è stato scritto in attesa del riscontro del primo ma è stato pubblicato precedentemente a Magician. Le due opere verranno poi raccolte, insieme ad altre, e pubblicate in due volumi.
Nel luglio del 1999 ottiene la sua prima serializzazione con uno dei suoi manga più celebri, "Rave". L'opera, terminata nel 2005, si dimostra un grande successo con oltre 23 milioni di copie in circolazione ricevendo un adattamento animato nel 2001 di 51 episodi. Dei suoi sei assistenti ai tempi di Rave solo uno rimane al termine dell'opera. Mashima intristito dal finale di Rave vuole dedicarsi a un manga molto divertente e realizza quasi per caso personaggi e trama di uno dei suoi più grandi successi, realizzando inizialmente un one-shot intitolato "Fairy Tale", pubblicato su Magazine Fresh il 3 settembre 2002, costituendo un episodio pilota.
Dopo la breve parentesi di "Monster Soul" inizia ufficialmente la serializzazione, a partire dal 2 agosto del 2006, di "Fairy Tail". Il manga ottiene un grande successo con oltre 70 milioni di copie in circolazione e ottenendo diversi prestigiosi riconoscimenti tra cui il premio manga Kodansha nella categoria shōnen manga nel 2009, condividendo il premio con "Q.E.D." di Motohiro Katou. L'opera termina nel 2017 e ottiene numerosi adattamenti tra videogiochi, serie anime, light novel e film animati. Il successo dell'opera è dato anche dall'enorme quantità di spin-off creati, nel solo 2014 vede la luce tre diversi adattamenti di Fairy Tail su cui lavorano Yūsuke Shirato, Rui Watanabe e Boku.
Nel 2008 inizia la serializzazione di "Monster Hunter Orage", opera ispirata alla serie di videogiochi "Monster Hunter" della Capcom di cui l'autore è un grande appassionato, tanto da aver dedicato 2000 ore di gioco a " Monster Hunter ". Nel 2018, quando viene premiato con Fauve Special Award annuncia la sua nuova serie, "Edens Zero", terminata nel 2024. La serie riceve un adattamento animato a partire dal 2021. A partire dal 2023 si dedica a "Dead Rock".
Rinomato per essere un autore molto veloce, il suo primato è quello di aver completato 69 pagine a cui si aggiungono 4 a colori in una settimana. Ha una figlia. Il nome Hiro Mashima è in realtà uno pseudonimo nato dalla combinazione dei nomi dei membri di un gruppo musicale giapponese punk rock, "The Blue Hearts" composto da Masatoshi Mashima e Hiroto Komoto. Per quanto lui non abbia mai lavorato come assistente ha potuto avvalersi nel tempo di diversi collaboratori, poi diventati celebri come nel caso di Kōji Nakamura, Shin Mikuni, Junsei Chida e Miki Yoshikawa (A Couple of Cuckoos).
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