Peter Gene Hernandez nasceu e cresceu em Waikiki, bairro localizado no condado de Honolulu, capital do Hawaii. Filho de Pete — um descendente de porto-riquenhos — e Bernadette "Bernie" Hernandez — descendente de filipinos —, Peter ganhou o apelido de "Bruno" aos dois anos de idade, de seu pai, por sua semelhança com o ex-lutador profissional de wrestling Bruno Sammartino; De uma família com tradição musical, Mars possui ainda mais cinco irmãos, sendo o terceiro de seis filhos. Seu pai, Pete Hernandez, tocava percurssão em uma banda quando conheceu sua mãe, Bernie (que também participava da banda, como dançarina).
De família com grande tradição musical, Mars começou a cantar e se apresentar amadoramente ainda na infância. Depois de se formar no Ensino Superior, ele decidiu se mudar para Los Angeles, para investir cada vez mais em sua carreira musical; Lá, Bruno formou o time de produtores The Smeezingtons, ao lado de Philip Lawrence e Ari Levine.
Depois do fracasso na Motown Records, Mars assinou com a gravadora Atlantic Records em 2009. Durante os primeiros meses como contratado da gravadora, o cantor co-escreveu os arranjos para música como "Nothin" on You" de B.o.B e "Billionaire", de Travie McCoy. Ele também co-compôs os hits "Right Round", do rapper Flo Rida, "Wavin" Flag", de K"naan e "Fuck You!", de Cee Lo Green.
Em 2010, lançou seu álbum de estréia, intitulado Doo-Wops & Hooligans, lançado em 4 de Outubro daquele ano, pelo selo da Atlantic/Elektra Records.
Seu primeiro single, "Just The Way You Are", o primeiro da carreira de Mars, atingiu a #1 posição na tabela da Billboard Hot 100, que ocupou por quatro semanas consecutivas. O segundo e mais bem sucedido single até então, "Grenade", também atingiu a 1ª posição da Hot 100, permanecendo nesta posição por oito semanas não consecutivas.