Mamoru Hosoda est né en 1967 à Toyama.
Il tente d'intégrer l'institut de formation du studio Ghibli, suite à ses études à l'université des Arts de Kanazawa, mais est recalé.
Il entre finalement à la Toei Eiga (actuellement Toei Animation) en 1991.
Après avoir participé à la réalisation de séries télévisées, il a réalisé des longs métrages animés tels que Digimon Adventure : bokra no war game ! Ou encore One Piece : Omatsuri Danshaku to Himitsu no Shima. Ses réalisations de Superflat Monogram (un court-métrage sur l'image de Louis Vuitton) et d'une publicité pour Roppongi Hill sont encore dans toutes les mémoires.
Il quitte la Toei Animation en 2008. Il est ensuite pressenti pour être le prochain réalisateur vedette du studio Ghibli pour la réalisation du Château Ambulant. Ce sera finalement Hayao Miyasaki qui assurera la réalisation, mais la réputation de Mamoru Hosoda est faite : il devient l'un des réalisateurs les plus prisés du milieu du cinéma nippon.
Le projet de La Traversée du Temps (2006) arrive à point nommé pour qu'il laisse libre court à ses talents en choisissant l'équipe avec qui il souhaite travailler. Les meilleurs artistes le rejoignent. Cette œuvre est sa première en tant qu'indépendant. Elle tranche par sa maturité avec ses réalisations précédentes, destinées à un public enfant.
En 2009 il réalise Summer Wars