Rođen je 7. aprila 1896. godine u Prijedoru, Bosna i Hercegovina. Posle osnovne škole, koju je završio u rodnom gradu, Mladen je sa Sretenom, dvije godine mlađim bratom — kasnije poznatim jugoslovenskim vajarom — nastavio gimnaziju u Tuzli. Već u prvim razredima izdvajao se inteligencijom, čitao rusku literaturu, pisao pjesme i književne kritike, a 1911, u okviru "Tajne đačke družine", održao je i prvo javno predavanje s temom: ,,O zdravlju naroda".

U vrijeme balkanske krize 1912, Mladen je postao član tajne nacionalističke organizacije "Narodna odbrana". Posle šest razreda gimnazije, prešao je u Beograd, kada mu se dala prilika da upozna Gavrila Principa, Mustafu Golubića i Nedeljka Čabrinovića, istaknute članove organizacije "Mlada Bosna". Te godine školski raspust je "iskoristio u kasarni" Vojvode Vuka u Vranju, i završio kurs vojne obuke.

Povodom sarajevskog atentata na Franca Ferdinanda, 7. jula 1914. godine, uhapšeni su i pripadnici tajne organizacije u Tuzli, među njima i Mladen. Kao maloljetan, osuđen je na 15 godina robije. Amnestiran je posle tri godine kazne, a već sljedeće godine, na kraju prvog svjetskog rata, u Sremskoj Mitrovici učestvovao je u razoružavanju austrougarske vojske.

Posle rata studirao je medicinu u Zagrebu. Pored studija, bavio se i književnošću. Godine 1925, s Gustavom Krklecom i Miroslavom Feldmanom radio je na antologiji jugoslovenske lirike.

Posle završetka studija, stažirao je u Sarajevu, a kao ljekar počeo je da radi 1926. godine, u Pučišću na Braču. Godine 1929. vratio se u Prijedor, da bi, kao ljekar, vrlo brzo stekao simpatije naroda Kozare i Podgrmeča. Tu se priključio radničkom pokretu, a 1940. primljen je u KPJ. Kao vojni ljekar, aprilski slom doživio je u Dalmaciji. Vraća se u Prijedor, i nastavlja ilegalni rad. Ustaše su ga uvrstile u grupu talaca i uhapsile 22. juna, ali je Mladen, 17. jula 1941. godine, zapalivši slamu u zatvorskoj ćeliji, iskoristio zabunu stražara i prebacio se u kozarska sela. Uzalud je za njim bila raspisana ustaška potjernica.

Samo osam dana kasnije, na partijskom s a veto van ju 25. jula 1941. u selu Orlovcima, iznad Prijedora, doktoru Mladenu Stojanoviću povjerena je dužnost rukovodioca ustanka na Kozari.

U prvim ustaničkim danima došli su do izražaja njegova zrelost i veliko iskustvo. Već 3. kolovoza 1941, na velikom narodnom zboru u selu Marinima, svi su osjetili kako svaka njegova riječ djeluje snažno i sugestivno. Ljudi su mu beskrajno vjerovali, cijenili ga i poštovali, masovno se odazivali njegovom pozivu, i bez oklijevanja prihvatili liniju narodnooslobodilačke borbe. Otada počinju da se odvijaju događaji pod Kozarom, koji se ne mogu odvojiti od njegovog imena. Mladen je inspirator mnogih smjelih akcija pod Kozarom, dalekosežnog značaja. Vojničko učvršćenje 2. krajiškog odreda, i stvaranje slobodne teritorije s mrežom novih organa vlasti, pretvaranje Kozare u najsnažnije žarište ustanka u Bosanskoj krajini — najljepše su stranice iz povijesti ovoga kraja i života doktora Mladena Stojanovića.

Na drugu neprijateljsku ofanzivu, pred uzetu protiv partizanskih snaga na Kozari, Mladen je odgovorio 23. oktobra 1941. napadom na jako uporište u Podgradcima i pilanu "Našička", koja je davala drvo za njemačkog okupatora. I dok su čete, s Josipom Mažarom Šošom, njegovim zamjenikom, lomile obranu, Mladen je, tu na položaju, previjao ranjene drugove i govorio zarobljenim domobranima o ciljevima oslobodilačke borbe naroda pod vodstvom Komunističke partije Jugoslavije. Mladenova popularnost kao ljekara, humanista i ustaničkog vođe doprinijela je širenju ideje o bratstvu Srba, Muslimana i Hrvata.

Pod vodstvom Mladena i Šoše, kozarski partizani uništili su, decembra 1941, jaku neprijateljsku posadu na Mrakovici, postavljenu da bi osigurala kontrolu nad Kozarom. Pobjeda na Mrakovici predstavljala je, u to vrijeme, ratni podvig, i bila prijelomna točka za rast kozarskog partizanskog odreda, Neprijatelj je u dokumentu od 24. decembra 1941, ovako ocjenjivao Mladena i njegove partizane: "Doktor Mladen Stojanović, liječnik iz Prijedora, koji je vođa pobunjenika na Kozari, istaknuti je komunist i cijeli njegov pokret je na komunističkoj bazi, i kao takav privukao je k sebi i priličan broj seljaka iz okolnih mjesta. Organizirao je oružanu snagu od pet hiljada pušaka, s oko sto strojnica i četiri bacača mina. On je najopasniji vođa pobunjenika, predvodi najveći i najjaču grupu, vrlo inteligentan i oprezan, a napad priprema i izvodi s puno sistema".

Januara 1942, doktor Mladen Stojanović s Kozare odlazi tamo gdje je Partija ocijenila da će biti još potrebniji Pokretu. Čim je prešao Sanu i stupio na podgrmečko tlu, "dočekala ga je šuma barjaka i nepregledna masa seljaka i omladine" — zapisao je Branko Čopić. Neumornim radom, obilaskom partizanskih jedinica i slobodne teritorije Bosanske krajine, Mladen je mnogo doprinio učvršćenju krajiškog ustanka.

Kao načelnik Operativnog štaba za Bosansku krajini, Mladen je s kozarskom proleterskom četom pošao u centralnu Bosnu, da snagom svog autoriteta sačuva jedinstvo naroda u zajedničkoj borbi protiv neprijatelja i suzbije izdajničku aktivnost četnika.

Prilikom ulaska u selo Lipovac, četnici su vatrom s prozora Osnovne škole dočekali partizansku kolonu s Mladenom na čelu. Na usku i duboku snježnu prtinu palo je, smrtno pogođenih, 12 proletera. Među više ranjenih bio je i doktor Mladen, koji je samom sebi zaustavio krvarenje, dok su proleteri odbijali nasrtaje četnika. Nešto kasnije, 1. aprila 1942, četnici Rada Radića počinili su zločin masakrom 26 ranjenika iz partizanske bolnice u selu Jošavki. Sutradan, četnici su pronašli i doktora Mladena Stojanovića, koji je ležao u obližnjoj kući Danila Vukovića. Pošto je prkosno odbio da potpiše izjavu solidarnosti s četničkim pokretom, oni su ga izvukli iz kuće i ubili.

"Mladen je bio čovjek kakvi će ljudi tek biti" — rekao je pjesnik Gustav Krklec. To što je Kozara bila i ostala partizanska, velika je zasluga Mladena Stojanovića, hrabrog i čestitog Krajišnika.

Mladenova smrt bolno je odjeknula na Kozari. Kada je on poginuo, kozarski partizanski odred s 3.500 boraca bio je među najjačim u Jugoslaviji. Samo 17 dana kasnije, odred je ponio i zvanično ime svog prvog komandanta: 2. krajiški narodnooslobodilački partizanski odred "Doktor Mladen Stojanović".

Narodnim herojem proglašen je 7. kolovoza 1942. godine.