Mai Thúc Loan sinh vào khoảng cuối thế kỷ 7, tại thôn Ngọc Trừng, Hoan Châu, nay thuộc huyện Nam Đàn, Nghệ An. Theo "Việt điện u linh", Bố Mai Thúc Loan là Mai Hoàn, mẹ là Mai An Hòa nguyên gốc Lộc Hà - Hà Tĩnh, lưu lạc sang vùng Nam Đàn - Nghệ An.[2]
Năm Mai Thúc Loan 10 tuổi, mẹ đi hái củi bị hổ vồ, ít lâu sau bố cũng mất. Ông được người bạn của bố là Đinh Thế đem nuôi, sau gả con gái là Ngọc Tô cho. Sinh thời Mai Thúc Loan vốn rất khỏe mạnh, giỏi vật, học rất giỏi và có chí lớn. Ông mở lò vật, lập phường săn, chiêu mộ trai tráng trong vùng mưu việc lớn. Vợ ông giỏi việc nông trang, nhờ đó "gia sản ngày một nhiều, môn hạ ngày một đông".
Nhờ chí du ngoạn lại được vợ hết lòng ủng hộ, Mai Thúc Loan kết thân với nhiều hào kiệt, sau này trở thành những tướng tài tụ nghĩa dưới lá cờ của ông như Phòng Hậu, Thôi Thặng, Đàn Vân Du, Mao Hoành, Tùng Thụ, Tiết Anh, Hoắc Đan, Khổng Qua, Cam Hề, Sỹ Lâm, Bộ Tân,..