Né le 20 août 1968 à Détroit, Mark Levin débute sa carrière à la télévision dans les années 1990 comme scénariste et producteur sur la série Les Années coup de cœur, puis sur Missing Persons, produite par Stephen J. Cannell. En 1994, il cocrée avec sa future épouse la scénariste Jennifer Flackett la série de science-fiction Earth 2 pour NBC, qui ne dure qu'une saison mais devient culte auprès des amateurs du genre. Il fait ses débuts comme scénariste de cinéma avec l'adaptation de Madeline en 1998, puis écrit la comédie romantique Wimbledon en 2004. Il passe à la réalisation en 2005 avec Little Manhattan, film semi-autobiographique sur les premiers émois amoureux d'un jeune garçon new-yorkais, écrit par Jennifer Flackett. En 2008, il coréalise avec elle L'Île de Nim, adaptation d'aventure portée par Jodie Foster, Abigail Breslin et Gerard Butler, tout en coécrivant la même année le scénario du remake Voyage au centre de la Terre. Il connaît un immense succès plus récent en cocréant, toujours avec Flackett, la série animée Big Mouth pour Netflix, ainsi que sa série dérivée Human Resources.
Mark Levin puise dans sa propre expérience de père de famille new-yorkais la matière de son premier long métrage, Little Manhattan, récit largement autobiographique du couple qu'il forme avec Jennifer Flackett. Son passage par l'écriture de séries pour adolescents et jeunes adultes, comme Beverly Hills 90210 ou Earth 2, nourrit un intérêt constant pour les récits initiatiques et les émotions de l'enfance. Sa collaboration créative de longue date avec sa femme, fondée sur un travail d'écriture et de mise en scène partagé au quotidien, structure l'ensemble de sa filmographie. Le voyage autour du monde d'un an que le couple entreprend avec leurs enfants en 2012 révèle également un goût pour l'aventure et la découverte, thème qui infuse son travail sur L'Île de Nim.
Le cinéaste privilégie une mise en scène chaleureuse et familiale, centrée sur l'émotion et la justesse des sentiments plutôt que sur la prouesse visuelle. Son travail sur Little Manhattan se distingue par une tendresse particulière portée aux premiers émois amoureux de l'enfance, filmés sans condescendance ni ironie. Sur L'Île de Nim, il conjugue aventure familiale et fantaisie, en s'appuyant sur un dispositif de coréalisation étroite avec Jennifer Flackett qui leur permet de partager l'ensemble des décisions artistiques. Sa transition vers l'animation avec Big Mouth révèle une même sensibilité pour les thèmes de l'adolescence, traités cette fois avec un humour cru et une grande liberté de ton.
Sa série Big Mouth a été nommée à l'Emmy Award ainsi qu'à plusieurs Annie Awards et Critics' Choice Awards. La série Les Années coup de cœur, sur laquelle il a débuté comme scénariste, avait pour sa part accumulé de nombreux Emmy Awards et nominations au cours de ses saisons.
Jennifer Flackett, son épouse, demeure sa collaboratrice la plus constante depuis plus de trois décennies, ayant coécrit ou coréalisé la quasi-totalité de ses projets, de Madeline à Big Mouth en passant par Little Manhattan et L'Île de Nim. Il a également fondé en 2019 la société de production d'animation Brutus Pink aux côtés de Nick Kroll et Andrew Goldberg, avec qui il développe du contenu original pour Netflix. Le compositeur Mark Rivers et l'acteur Nick Kroll comptent parmi ses collaborateurs les plus réguliers sur ses projets télévisuels récents.
Les premiers émois amoureux et le passage à l'adolescence, traités avec tendresse dans Little Manhattan puis avec un humour plus cru dans Big Mouth, structurent l'ensemble de son œuvre. L'aventure familiale et la découverte de mondes lointains ou merveilleux, illustrées par L'Île de Nim, occupent également une place importante dans sa filmographie. La collaboration de couple, tant dans la vie que dans le travail créatif, constitue une dimension singulière et récurrente de sa carrière. Enfin, un regard bienveillant et non moralisateur sur les questions liées à la croissance, au corps et à la sexualité adolescente traverse son travail le plus récent en animation.