Məmmədəli Balayev 1939-cu ildə Qərbi Azərbaycanın Basarkeçər rayonunun Kəsəmən kəndində anadan olmuşdur. 1950-ci ildə ailəsi ilə birgə Qərbi Azərbaycandan Daşkəsən rayonuna deportasiya olunmuşdur. 1954-cü ildə Mədənçilərin Mədəniyyət evində bədii özfəaliyyət dərnəyi təşkil etmişdir. Sonra Məmmədəli Balayev Moskva Dövlət İncəsənət Universitetinin iki illik rejissorluq kursunu və həmçinin Pedoqoji İnstitutun "Dil-ədəbiyyat" fakültəsini bitirmişdir.1961-ci ilin sentyabr ayından Gəncə Dövlət Dram teatrında fəaliyyətə başlamışdır.Gəncə Dövlət Dram Teatrının səhnəsində "Məhəbbət əfsanəsi"ndə Xosrov, "Pələng dərisi geyinmiş pəhləvan"da Tariyel, "Qaramanlı Qamboy"da Hacı Zeynəlabdin Tağıyev, "Komsomol poeması"nda Cəlal, "Nəriman ata"da Nəsif bəy Yusifbəyov, "Sokratla söhbətlər"də Anit, "Üç qəpiklik opera"da Gənc,"Dağlı qızı"nda Yusif, "O olmasın bu olsun"da Qoçu Əsgər, "Qatır Məmməd"də Əziz, "Qaçaq Nəbi"də Səlim bəy, "Ağıllılar və dəlilər"də Ədhəm Tağıyev,"Bu dünyanın adamları"nda Qulaməli, "Eşq və intiqam"da Piri baba, "Oktay Eloğlu"nda Hacı Zaman, "Qana qan"da Tacir, "Bəxtsiz cavan"da Hacı Səməd ağa, "Əsrin möçüzəsi"ndə Ədalət, "Qəribə oğlan"da Barsuq, "Son məktub"da Vahid, "Məhəbbətin qənimi"ndə Həkim, "Dan yeri söküləndə"də Cəlil ağa və digər başqa maraqlı obrazları yaratmışdır. Eyni zamanda 1990-cı ildə Gəncə Dövlət Nizami Poeziya teatrında da aktyor kimi fəaliyyət göstərmişdir. Bu illər ərzində o, N. Gəncəvinin Xəmsəsi motivləri əsasında hazırlanmış tamaşalarda Nizami Gəncəvi obrazının əvəzolunmaz ifaçısı kimi tamaşaçıların hörmət və rəğbətini qazanmışdır. Məmmədəli Balayev həmçinin "Bu dünyadadır", "Sizi unutmarıq" və "Qəza" pyeslərinin müəllifidir.

28 oktyabr 2000-ci il tarixində Respublikanın əməkdar artisti, 10 mart 2002-ci il tarixində "Qızıl Dərviş" mükafatını almışdır. 13 fevral 2014-cü ildə xalq artisti fəxri adına layiq görülmüşdür. 4 mart 1992-ci il tarixində Azərbaycan Ali Sovetinin fəxri fərmanı və fəxri medalı ilə təltif olunmuşdur. 1994-cü ildən Azərbaycan Teatr Xadimləri İttifaqının Gəncəbasar bölməsinin sədridir.

10 may 2022-ci ildə Azərbaycan mədəniyyətinin inkişafında xidmətlərinə görə Azərbaycan Respublikası Prezidentinin fərdi təqaüdünə layiq görülmüşdür.

1. Haray (film, 1993) — rol: Zabit
2. Acılar bitməz (film, 2009) (tammetrajlı bədii film) — rol: Orxanın babası
3. Sonuncu fəsil (teleserial, 2013)
4. Sevdiyim yar — rol: Qarabağ ağsaqqalı
5. Şeyx Bahəddin — rol: Şeyx Bahəddin
6. Döngələr — rol: Sadıq müəllim
7. Azərbaycan toyu — rol: Oğlan atası
8. Sonuncu səsil — rol: Gürcü
9. Günbatan nüyus (İran filmi) — rol: Şair
10. Çölçülər — rol: Nümayəndə