Родилась 26 августа 1964 г. в Баку Азербайджанской ССР (ныне - Азербайджанская Республика). Девичья фамилия - Пашаева. Ее отец Ариф Пашаев (род. 1934) - ректор Национальной академии авиации Азербайджана. Мать – Аида Имангулиева (1939-1992) - работала директором Института востоковедения Академии наук Азербайджана; была первой женщиной в Азербайджане, получившей звание профессора, имела степень доктора наук по востоковедению. Брат отца - Хафиз Пашаев (род. 1941) — заместитель министра иностранных дел Азербайджана, ректор Университета АДА (Азербайджанская дипломатическая академия), бывший первый посол республики в США.
Ее дед по отцу - писатель, литературовед, доктор филологических наук Мир Джалал Пашаев (1908-1978). Дед по материнской линии - Насир Имангулиев (1911-1998) - журналист, работал главным редактором газеты "Бакы" ("Баку").
В 1982 г. Мехрибан Алиева поступила в Азербайджанский государственный медицинский институт им. Н. Нариманова, затем продолжила обучение в 1-м Московском государственном медицинском институте им. И.М. Сеченова (ныне – Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова). Окончила вуз с отличием в 1988 г.
Кандидат философских наук. В 2005 г. защитила диссертацию на тему "Эвтаназия и проблема гуманности в медицине".
Во время учебы в медицинской академии в 1983 г. вышла замуж за Ильхама Алиева, сына члена Политбюро ЦК КПСС, первого зампреда Совета министров СССР Гейдара Алиева (в 1993-2003 гг. - президент Азербайджана). Ильхам Алиев учился в эти годы в аспирантуре МГИМО МИД СССР.
В 1988-1992 гг. работала в Московском НИИ глазных болезней им. Гельмгольца. Затем вернулась в Азербайджан.
В 1995 г. стала основателем и президентом благотворительного Фонда друзей культуры Азербайджана, созданного для развития и пропаганды национального искусства. В 1996 г. учредила и возглавила культурно-исторический журнал "Наследие Азербайджана".
С 2002 г. - президент Федерации гимнастики Азербайджана.
4 августа 2003 г. Ильхам Алиев был утвержден на посту премьер-министра Азербайджана. 2 октября того же года Гейдар Алиев снял свою кандидатуру с предстоящих президентских выборов в пользу сына, которого назвал своим "политическим наследником". 15 октября 2003 г. Ильхам Алиев был избран президентом Азербайджана (76,84%).
После смерти Гейдара Алиева (скончался 12 декабря 2003 г.) в республике был учрежден фонд его имени. В 2004 г. президентом фонда стала Мехрибан Алиева. Фонд Гейдара Алиева учрежден с целью изучения наследия президента республики, содействия реализации программ и проектов в сфере науки, образования, культуры, здравоохранения, спорта и экологии, международного сотрудничества и др. Реализует культурные и гуманитарные программы в Азербайджане, а также в России, Франции и др. странах.
13 августа 2004 г. за усилия в области сохранения и развития устной народной литературы и музыкального наследия Азербайджана Мехрибан Алиева была удостоена почетного звания Посла доброй воли ЮНЕСКО (15 ноября 2022 г. прекратила деятельность в качестве посла).
С декабря 2004 г. является членом исполнительного комитета Национального олимпийского комитета Азербайджанской Республики.
С 2004 г. - член Политического совета партии "Ени Азербайджан" ("Новый Азербайджан").
С ноября 2005 г. по февраль 2017 г. - депутат Милли Меджлиса (парламента) от правящей партии "Ени Азербайджан". Избиралась в 2005 г. (92,12% голосов), 2010 г. (94,49%) и 2015 г. (96,7%) по второму Хазарскому округу №14.
24 ноября 2006 г. удостоена почетного звания Посла доброй воли Исламской организации по вопросам образования, науки и культуры (ИСЕСКО).
В июне 2008 г. была удостоена диплома "Специальный посланник Организации Исламская Конференция по гуманитарным вопросам" за сотрудничество с ОИК в сфере оказания помощи пострадавшим в результате войн и природных катаклизмов.
В 2009 г. в Баку по инициативе Мехрибан Алиевой был открыт Музей современного искусства.
В 2013-2015 гг. возглавляла оргкомитет первых Европейских игр, которые прошли в Баку с 12 по 28 июня 2015 г.
С июня 2013 г. по март 2021 г. являлась заместителем председателя партии "Ени Азербайджан" Ильхама Алиева.
21 февраля 2017 г. распоряжением президента Азербайджана Ильхама Алиева была назначена первым вице-президентом Азербайджанской Республики (пост введен поправками в конституцию от 26 сентября 2016 г.). В соответствии с основным законом, первый вице-президент исполняет полномочия президента, в случае его досрочного ухода с должности до избрания нового главы государства.
5 марта 2021 г. назначена первым заместителем председателя партии "Ени Азербайджан".
Награждена Большим командорским крестом ордена Заслуг перед Республикой Польша (2009), Командорским крестом ордена Заслуг (Венгрия; 2016), Большим крестом ордена "За заслуги перед Итальянской Республикой" (Италия; 2018), орденами Почетного легиона (Франция; 2010), Гейдара Алиева (Азербайджан; 2015), Дружбы (Россия; 2019), Большим крестом ордена Пия IX (Ватикан; 2020) и др. Почетный профессор Первого Московского государственного медицинского университета им. И.М. Сеченова (Москва).
Лауреат премии Всемирной организации здравоохранения (2007), межгосударственной премии "Звезды Содружества" (2011). Награждена орденом "Рубиновый крест" Международного благотворительного фонда "Меценаты столетия" России (2005).
Свободно владеет русским, английским, турецким, арабским языками.
В браке с президентом Азербайджанской Республики Ильхамом Алиевым имеет двух дочерей и сына. Старшая дочь Лейла (род. 1985), руководитель российского представительства Фонда Гейдара Алиева, главный редактор журнала "Баку". До мая 2015 г. была супругой предпринимателя и музыканта Эмина Агаларова, первого вице-президента Crocus Group ("Крокус груп"). Младшая дочь Арзу (род. 1989) замужем с 2011 г. за Самедом Курбановым, сыном одного из учредителей Всероссийского Азербайджанского конгресса. Сын - Гейдар (род. 1997), студент факультета международных отношений Университета АДА.