Som 5-årig startede Mads Bærentzen med at spille violin efter Suzukimetoden hos Tove Detreköy. Som 13-årig skiftede han hovedinstrument til klaver. Først modtog han klassisk undervisning i 3 år, hvorefter han tog springet ind i den rytmiske verden.
I 1997 startede han sin egen trio, Mads Bærentzen Trio, sideløbende med studierne på konservatoriet. Trioen, der udover kapelmesteren består af bassistenMorten Ramsbøl og trommeslagerenKristian Leth, har til dato indspillet 4 CD'er og givet en lang række koncerter i ind- og udland, både som trio men også med forskellige gæstesolister.
Bærentzen tilbragte et halvt år af 1999 i New York, hvor han spillede i byen og modtog undervisning af den amerikanske pianist Kenny Werner. Han har både før og efter opholdet i jazzens hovedstad ofte optrådt som sidemand i mange forskellige konstellationer og i både koncert- og studiemæssige sammenhænge.
Sideløbende med karrieren i mindre grupper har han også spillet i flere big band-sammenhænge, først i Randers Big Band og siden 2001 i Klüvers Big Band, et fuldprofessionelt ensemble, der har eksisteret siden 1977 under ledelse af dirigentJens Klüver.