Mustafa Kafalı Konya'da doğmuştur. Dedesi ulemadan Kafalızâde Hacı Mustafa Şükrü Efendi (1846-1917), babası Mehmed Said Ertuğrul'dur (1884-1963). Babası Osmanlı Devleti'nin son yıllarında müddeiumumluk ve Cumhuriyet döneminde de 1949 yılına kadar hâkimlik görevini ifa etmiştir. Annesi Feride Hanım on dört yıl boyunca muallime olarak hizmet vermiş, Cumhuriyet döneminin ilk hanım münevverlerindendir. İlk, orta ve lise öğrenimini Konya'da tamamladıktan sonra 1953 yılında Ankara Üniversitesi Dil ve Tarih-Coğrafya Fakültesi Tarih Kürsüsü'ne girdi ve buradan 1959 yılında mezun oldu. 1960 yılında Zeki Velidi Togan'ın asistanı olarak İstanbul Üniversitesi Edebiyat Fakültesi Umumi Türk Tarihi Kürsüsü'ne intisap etti. 1962 yılında kendisi gibi tarihçi olan Sevgi Kafalı ile evlendi. Ertuğrul adlı bir oğulları vardır.
Mustafa Kafalı Zeki Velidi Togan'ın danışmanlığında hazırladığı Ötemiş Hacı'ya Göre Cuci Ulusu'nun Tarihi adlı tezini vererek 1965 yılında doktorasını tamamlamış, askerlik görevini yedek subay olarak yaptıktan sonra 1971-1972 eğitim öğretim yılında ilmî incelemelerde bulunmak amacıyla İngiltere'ye gitmiştir. Londra dönüşü Altınorda Hanlığı'nda Sayın Han Sülalesi Devri (1227-1360) adlı çalışmasıyla doçent olmuş (Kasım 1973), 1975-1977 yılları arasında Bağdat Üniversitesi Edebiyat Fakültesi'nde misafir öğretim üyesi olarak bulunmuş, bu sırada Irak'taki Türkler'in millî ve kültürel meseleleriyle yakından ilgilenip, bu konuda yazılar kaleme almıştır. 1979 yılında Çağatay Hanlığı (1227-1345) adlı profesörlük takdim tezini sunup, profesörlük payesini kazanmasına rağmen kadroya 1982'de atanabilmiştir. Aynı yıl Selçuk Üniversitesi'nin kurucu öğretim üyeleri arasında yer alarak 1983'te Fen-Edebiyat Fakültesi dekanlığı ile Sosyal Bilimler Enstitüsü müdürlüğü görevlerini üstlendi. 12 Eylül askerî yönetiminin üniversiteler üzerindeki ağırlığının hissedildiği bu dönemde zorunlu olarak Konya'dan Ankara'ya gönderilerek Ankara Üniversitesi Dil ve Tarih-Coğrafya Fakültesi Genel Türk Tarihi Anabilim Dalı öğretim üyeliğine getirildi (Ocak 1984). 1985'te ise buradaki Türk İnkılap Tarihi Enstitüsü müdürlüğüne tayin edildi. Enstitüde çok sayıda yüksek lisans ve doktora öğrencisinin yetiştirilmesi ve Türkiye üniversitelerinde öğretim görevlisi ihtiyacının karşılanması onun döneminde gerçekleşmiştir. Genel Türk Tarihi Anabilim Dalı başkanlığı, Türk Tarih Kurumu aslî üyeliği ve Türk Kültürünü Araştırma Enstitüsü Danışma Kurulu üyeliği yapmış olan Kafalı, 1 Ağustos 2001 tarihinde öğretim üyeliğinden emekliye ayrılmıştır. Son yıllarında yakalandığı hastalık sebebiyle seksen beş yaşında 28 Ağustos 2019 tarihinde vefat etmiş, 30 Ağustos günü Ankara Gölbaşı'nda defnedilmiştir.
Mustafa Kafalı kırk yılı aşan akademik hayatında pek çok konuda yüzlerce yayına imza atmıştır. Tarihçiliği ve buna bağlı olarak yaptığı çalışmalar üç ana dalda tasnif edilebilir. Birincisi, uzmanlık alanı ile ilgili akademik yayınlar ki merkezinde Altınorda ve Çağatay hanlıklarının bulunduğu Cengiz soylu devletlerden Timur'a kadar uzanmaktadır. İkincisi, anavatan kavramı çerçevesinde Türk yurdu ve coğrafyası ile ilgili çalışmaları; üçüncüsü Türk kültürü ve bu kaynaktan beslenerek kaleme alınan fikir yazılarıdır. Ancak onun eserlerine dördüncü bir unsur olarak "canlı eser" diye nitelendirdiği talebelerini de eklemek gerekmektedir.
İhtisas alanıyla ilgili çalışmaları, ilk ve özgün olmalarıyla dikkati çekmektedir. Keza Altınorda Hanlığının Kuruluş ve Yükseliş Devirleri (1976) adlı eseri bu konuda bir Türk bilim adamının kaleme aldığı ilk müstakil çalışmalardan sayılmaktadır. Özellikle Yakubovski'nin Altın Orda'ya ait görüşlerini tenkit ederek yanlış veya eksikliklerini ortaya koyup düzeltmesi açısından oldukça önemlidir. Moğol tarihinin ana kaynaklarından hareketle hazırladığı Çağatay Hanlığı (1227-1345) (1980) adlı kitabı da halen ilk olma özelliğini ve güncelliğini korumaktadır. Kafalı'nın Türkleşme ve Türk dünyasıyla ilgili çalışmaları, kendi dünyasında da hususi bir yer tutmaktaydı. Anadolu'nun Fethi ve Türkleşmesi (1997), Anadolu'nun Türk tarihinin bir parçası olarak Türkleşmesinin çeşitli safhalarını dönemin kaynakları ışığında ortaya çıkarmaya yönelik çok sayıda çalışmaya öncülük eden bir başvuru eseri olmuştur.
Mustafa Kafalı hocası Zeki Velidi Togan ve İbrahim Kafesoğlu'nun ardından umumi Türk tarihinin en önemli ve son nesil tarihçilerindendir. Türk tarihini ve kültürünü bütünlük içerisinde ele alan, Türk devletlerini ve kurumlarını birbirlerinin devamı olarak gören bir tarih anlayışına sahiptir. Ona göre iyi bir tarihçi olmak için aynı zamanda iyi bir dilci, edebiyatçı, coğrafyacı ve folklorcü olmak gerekmekteydi. Makalelerinde onun çok yönlü bir bilim-eğitim insanı olduğu görülebilir. Türk Kültürü, Millî Kültür, Yeni Düşünce, Töre gibi dergilerde tarih, düşünce, eğitim ve kültür üzerine kaleme aldığı çok sayıda makalesi mevcuttur.