Giovanni Maria Mastai Ferretti urodził się w roku 1792 w Senigallii, w regionie Marche (Włochy) w rodzinie hrabiowskiej. W młodości cierpiał na epilepsję, z której został uzdrowiony za przyczyną Matki Bożej Loretańskiej. Wcześnie w jego sercu zrodził się wielki ideał: zostać kapłanem. Po przyjęciu święceń kapłańskich w 1819 r. był rektorem instytutu wychowawczego dla sierot «Tata Giovanni». W latach 1823-25 towarzyszył nuncjuszowi apostolskiemu w Chile, Peru, Meksyku i Kolumbii. W 1825 r. powrócił do Rzymu, został mianowany kanonikiem kapituły bazyliki Santa Maria in Via Lata, prałatem oraz dyrektorem hospicjum św. Michała. 21 maja 1827 r. został wybrany na arcybiskupa Spoleto. Sakrę biskupią otrzymał 3 czerwca 1827 r., mając zaledwie 35 lat, po pięciu latach został arcybiskupem w Imoli. Jako ordynariusz wyróżniał się gorliwą troską o dobro nadprzyrodzone i materialne diecezji, otaczał opieką duchowieństwo i seminarzystów, popierał przedsięwzięcia wychowawcze i oświatowe, a zarazem prowadził intensywne życie duchowe ożywiany żarliwą pobożnością maryjną i kultem Najświętszego Serca Pana Jezusa.
W roku 1839 został mianowany kardynałem, a rok później wyznaczony do pracy w czterech kongregacjach kurialnych: Kongregacji ds. Biskupów i Zakonników, Kongregacji ds. Obrzędów, Kongregacji ds. Dyscypliny Zakonnej i Fabryki św. Piotra.
16 czerwca 1846 r., na trwającym dwa dni konklawe, został wybrany na papieża, przyjmując imię Piusa IX. Jako papież starał się zachować integralność Państwa Kościelnego, zarazem reformując je od wewnątrz. Wydał zgodę na zbudowanie kolei żelaznej, na gazowe oświetlenie ulic, złagodził cenzurę i ogłaszał amnestie dla więźniów. W czasie rewolucji w 1848 r. zmuszony został do opuszczenia Rzymu, dokąd powrócił po dwóch latach, a od 1870 r., gdy Rzym stał się stolicą zjednoczonych Włoch, ogłosił się «więźniem Watykanu».
8 grudnia 1854 r. ogłosił dogmat wiary o Niepokalanym Poczęciu Najświętszej Maryi Panny. Maryja Niepokalana, którą kochał od dzieciństwa została "lśniącą Gwiazdą" pontyfikatu Piusa IX i całego Kościoła, a papieża nazwano "papieżem Niepokalanej".
Przeprowadził I Sobór Watykański, zwołany 29 czerwca 1868 r., który uchwalił między innymi dogmat o nieomylności papieskiej w sprawach religijnych i moralnych. Odnowił też hierarchię kościelną w Anglii i Holandii, popierał rozwój katolicyzmu w Ameryce Północnej, zawarł konkordaty z kilkunastoma krajami. Ustanowił łaciński patriarchat Jerozolimy. Czynnie występował w obronie praw Kościoła w Niemczech w okresie «Kulturkampfu», co miało wpływ również na tereny zaboru pruskiego w Polsce, gdzie walka władz niemieckich z Kościołem katolickim zmierzała do osłabienia tożsamości religijno-narodowej polskiego społeczeństwa. Uwięzionego wówczas arcybiskupa gnieźnieńskiego Mieczysława Ledóchowskiego Pius IX mianował kardynałem.
Przeciwstawiał się rusyfikacji nabożeństw na ziemiach polskich, poparł utworzenie w Rzymie przez zmartwychwstańców Kolegium Polskiego, w czasie powstania styczniowego apelował do Austrii i Francji, by pospieszyły Polsce z pomocą, a cara wzywał do zaprzestania represji. Występował w obronie unitów na Podlasiu, siłą zmuszanych przez carat do przejścia na prawosławie. Beatyfikował Andrzeja Bobolę i kanonizował Jozafata Kuncewicza.
Pius IX zmarł w Watykanie 7 lutego 1878 r. Był tercjarzem franciszkańskim. Jego pontyfikat był najdłuższym w historii Kościoła po pontyfikacie św. Piotra i trwał 31 lat, 7 miesięcy, 21 dni (11 559 dni).
Beatyfikował go Jan Paweł II 3 września 2000 roku.