Марк Келлі закінчив середню школу в 1982 році в населеному пункті Вест Орандж (англ.West Orange), штат Нью-Джерсі.
У 1986 році Келлі закінчив з відзнакою Морську академію торгівлі США (англ.United States Merchant Marine Academy) і здобув ступінь бакалавра в області морської інженерії та навігації. Морська академія торгівлі США — одна з п'яти військових академій США, яка готує фахівців торгового флоту і знаходиться в «Кінгс Поінт» (англ.Kings Point), штат Нью-Йорк. Келлі вивчав кораблебудування, морський транспорт, навігацію і морське право. Ступінь майстра Келлі отримав в 1994 році після закінчення Морської школи США (англ.US Naval Postgraduate School).
Келлі має понад 3500 годин нальоту на літаках понад 40 типів, та зробив понад 375 посадок на авіаносець.
Кар'єра астронавта
Келлі, разом зі своїм братом-близнюком Скоттом Келлі, був відібраний у групу підготовки астронавтів в травні 1996 року. З серпня 1996 року Келлі проходив дворічну космічну підготовку. Восени 1998 року Келлі став пілотом шатла. Перший космічний політ як пілот шаттла «Індевор» STS-108, Келлі зробив в 2001 році. Політ тривав 12 діб. Другий політ Келлі здійснив у липні 2006 року на шатлі «Дискавері» STS-121. Загальний час перебування Келлі в космосі становить 24 діб 14 годин 13 хвилин.
Призначений командиром фінального польоту шаттла «Індевор» STS-134. Спочатку передбачалося, що в лютому 2011 Марк зустріне на МКС свого брата-близнюка Скотта, який полетів на МКС 8 жовтня 2010 на кораблі Союз ТМА-01М. У зв'язку з тим, що старт «Індевор» STS-134 був перенесений на 29 квітня 2011 року, а Скотт повернувся на Землю 16 березня 2011, зустріч братів на орбіті не відбулася.