Geboren te Borssele, Zeeland. Mario Molegraaf is een Nederlandse auteur en vertaler. Hij is de zoon van water- en wegenbouwkundig ingenieur Pieter Warren, en onderwijzeres Albertina Temmetje Mennes. Direct na zijn eindexamen van de middelbare school begon hij met het schrijven van artikelen voor tijdschriften over de natuur.
Tijdens de Tweede Wereldoorlog schreef hij voor illegale bladen. Zijn literaire debuut, de dichtbundel Pastorale verscheen in 1946. Daarna publiceerde hij nog een flink aantal dichtbundels. Zijn doorbraak voor het grote publiek kwam met de publicatie van zijn eerste Geheim dagboek 1942-1944 in 1981. Uiteindelijk zou de reeks dagboeken bestaan uit 22 delen.
Molegraaf besprak voor de Wegener Dagbladen recent verschenen Nederlandse literatuur. In de Provinciale Zeeuwse Courant heeft hij een wekelijkse rubriek waarin hij ‘Zeeuwse’ schrijvers aan de lezers voorstelt. In de bundel Je ongezond verstand gebruiken (2005) verzamelde hij een aantal van zijn poëziebesprekingen. In Lychnari, een tijdschrift voor Nederlandse en Vlaamse vrienden van Griekenland, verzorgt hij een rubriek over auteurs uit ons taalgebied die een band hebben met Hellas. Hij is medewerker aan het literair-historische tijdschrift De Parelduiker.
In 2006 bezorgde en vertaalde hij (samen met Patrick Castelijns) de roman Les bohémiens, een vergeten meesterwerk van A.G.L. de Pelleport (1754-1807). Verder werd uit het Frans door hem proza van Alain-Fournier en Anna Gavalda vertaald.
Hij vertaalde enkele boeken van de Britse auteur Doris Lessing, winnares van de Nobelprijs voor de Literatuur 2007. Andere door hem vertaalde Engelstalige auteurs zijn onder meer Sebastian Faulks, James Frey, Tom Wolfe.
Daarnaast vertaalde en bewerkte hij non-fictie, zoals de Huizinga-lezingen van Christopher Bayly, Lisa Jardine en Simon Schama, en de biografie over Vincent van Gogh door Steven Naifeh en Gregory White Smith. Veel belangstelling was er in 2015 voor zijn vertaling van New Grub Street, de roman van George Gissing, maar de meeste aandacht trok zijn weergave van Hitlers Mein Kampf voor de in 2018 verschenen wetenschappelijke editie.
Verder leverde hij bijdragen over onder anderen Bart Chabot, Erwin Mortier en Toon Tellegen aan het Lexicon voor literaire werken en aan het Kritisch Lexicon van de Moderne Nederlandstalige Literatuur. Hij maakte populaire poëziebloemlezingen, zoals Wie er maar even was, was al gelukkig (2004) en Ik wou wel weer een beetje ziek zijn (2007). Sinds 2005 is hij samensteller van de Spiegel van de moderne Nederlandse en Vlaamse dichtkunst. Eind 2014 publiceerde hij onder de titel De wilgen, de velden, het water een keuze uit het werk van de dichteres Augusta Peaux (1859-1944), met een uitvoerige beschouwing over haar leven en werk.
Vanaf 1978 deelde hij het leven met de eind 2001 overleden schrijver Hans Warren.