Родился 30 ноября 1990 г. в гор. Тёнсберг (Норвегия). Его родители, Хенрик и Сигрун, инженеры по образованию. У Магнуса три сестры: старшая Хеллен и младшие - Ингрид и Сигне.
В раннем детстве проявлял необычные для своего возраста аналитические способности. В восемь лет увлекся шахматами и вскоре стал регулярно побеждать свою старшую сестру, а в девять лет впервые обыграл отца в блиц. После этого начал заниматься со своим первым шахматным учителем Торбьёрном Хансеном. В 2001 г. его тренером стал один из ведущих норвежских гроссмейстеров Симен Агдестейн.
В 2003 г. Магнус Карлсен взял в школе годичный перерыв и вместе с семьей отправился в шахматное турне по Европе. Выступая в различных турнирах, выполнил норму международного мастера.
В марте 2004 г. на соревнованиях в Рейкьявике (Исландия) 13-летний Карлсен обыграл в блиц Анатолия Карпова и свел вничью партию в быстрые шахматы (рапид) с Гарри Каспаровым (в 2022 г. признан в РФ иноагентом, в 2024 г. внесен в РФ в реестр террористов и экстремистов). Спустя месяц на турнире в Дубае (ОАЭ) юный норвежец выполнил последнюю необходимую норму для звания гроссмейстера.
В 2005 г. Магнус Карлсен занял 10-е место на Кубке мира в Ханты-Мансийске и получил право участвовать в турнире кандидатов на звание чемпиона мира по шахматам. Таким образом, он стал самым молодым в истории претендентом на шахматную корону.
В 2006 г. Карлсен стал чемпионом Норвегии. В 2007 г. он выиграл первый крупный международный турнир (Биль, Швейцария), а также дошел до полуфинала Кубка мира в Ханты-Мансийске.
В 2009 г. норвежец впервые завоевал титул чемпиона мира по блицу на мировом первенстве в Москве. В том же году выиграл престижный турнир London Chess Classic. Этот успех позволил ему возглавить рейтинг Международной шахматной федерации (Federation Internationale des Echecs, FIDE; ФИДЕ). Благодаря этому Карлсен получил право участвовать в турнире претендентов на звание чемпиона мира, однако отказался выступать в этих соревнованиях. Причиной решения стало его недовольство критериями ФИДЕ по отбору претендентов.
В 2009 и начале 2010 г. личным тренером норвежца был экс-чемпион мира Гарри Каспаров.
В декабре 2012 г. Магнус Карлсен в третий раз за четыре года выиграл турнир London Chess Classic. В результате рейтинг норвежца достиг 2861, за счет чего был превзойден державшийся до этого в течение 13 лет рекорд Гарри Каспарова (2851). Впоследствии Карлсен неоднократно обновлял собственное достижение, на ноябрь 2021 г. максимальным рейтингом в истории шахмат является 2882 - его результат в мае 2014 г. и августе 2019 г.
В марте - апреле 2013 г. Магнус Карлсен принял участие в турнире претендентов на матч с чемпионом мира индийцем Вишванатаном Анандом. По итогам соревнований, проходивших в Лондоне, норвежец разделил первое место по количеству набранных очков с россиянином Владимиром Крамником. Карлсен, одержавший большее количество побед, был объявлен победителем соревнований и получил право сыграть с Анандом в матче на первенство мира.
Матч за звание чемпиона мира между Анандом и Карлсеном прошел в городе Ченнаи (Индия) с 9 по 22 ноября 2013 г. Было запланировано двенадцать партий, однако для определения победителя потребовалось только десять. Норвежец выиграл пятую, шестую и девятую партии (остальные завершились вничью), досрочно завоевал титул и стал 16-м чемпионом мира по шахматам.
В июне 2014 г. в Дубае Карлсен поочередно выиграл чемпионаты мира в рапиде и блице. Таким образом, он стал первым в истории гроссмейстером, владеющим одновременно титулами чемпиона мира по шахматам с классическим контролем времени, рапиду и блицу.
В ноябре 2014 г. в Сочи (Краснодарский край) Карлсен защитил титул чемпиона мира по шахматам, досрочно одержав победу над Анандом (ранее индиец выиграл турнир претендентов). В дальнейшем отстоял звание сильнейшего шахматиста мира еще три раза: в 2016 г. в Нью-Йорке победил на тай-брейке россиянина Сергея Карякина, в 2018 г. в Лондоне на тай-брейке - американца Фабиано Каруану, в 2021 г. в Дубае со счетом 7,5:3,5 - россиянина Яна Непомнящего.
В августе 2023 г. в Баку (Азербайджан) Магнус Карлсен выиграл Кубок Мира. В финале на тай-брейке нанес поражение представителю Индии Рамешбабу Прагнанандха.
Среди других значимых достижений Магнуса Карлсена последних лет: победы на чемпионатах мира по рапиду (Берлин - 2015, Москва - 2019, Самарканд - 2023) и блицу (Эр-Рияд - 2017, Санкт-Петербург - 2018, Москва - 2019), на London Chess Classic (2015), турнире в Вейк-ан-Зее (Нидерланды, 2015, 2016, 2018, 2019), Мемориале Вугара Гашимова (Шамкир, Азербайджан; 2015, 2018, 2019).
Рейтинг ФИДЕ по состоянию на декабрь 2023 г.: 2 830 (первое место среди шахматистов мира).
Магнус Карлсен пять раз получал шахматный "Оскар" (2009-2013) - престижную награду лучшему шахматисту по итогам года (не вручается с 2014 г.).
Любит смотреть спортивные соревнования. Играет в футбол.