Махтумкули родился в селении Хаджи-Говшан в долине реки Атрек с притоками Сумбар и Чендырь в Туркмении, в предгорьях Копетдага, где жили гоклены различных племен. Семья Махтумкули принадлежала к колену кышык рода геркез, ответвления племени гоклен — оседлого земледельческого племени, состоявшего в вассальном подчинении у персидских владетелей.
В зрелом возрасте поэт избрал себе псевдоним Фраги (разлученный). В конце каждого стихотворения он помещал этот псевдоним, иногда подлинное имя, словно обращаясь к самому себе. Это было в традиции поэзии его времени.
Учился в мектебе (сельской школе), где преподавал его отец. Махтумкули еще в детстве начал читать по-персидски и по-арабски, чему немало способствовала домашняя библиотека, собранная отцом. Также в детстве Махтумкули приобщился к ремёслам — шорному, кузнечному и ювелирному.
В 1753 году Махтумкули учился один год в медресе при гробнице святого Идрис-Баба в Кизил-Аяке на Амударье в Бухарском ханстве.
В 1754 году Махтумкули отправился в Бухару, где поступил в знаменитое медресе Кокельташ, где также проучился один год. Там он подружился с туркменом из Сирии по имени Нури-Казым ибн Бахар, высокообразованным человеком, носившим духовный титул мавлана.
Вместе с Нури-Казымом Махтумкули отправился путешествовать по территориям нынешних Узбекистана, Казахстана, Таджикистана, пересекли Афганистан и добрались до северной Индии.
В 1757 году оба прибыли в Хиву, крупный центр образования со множеством медресе. Здесь Махтумкули поступил в медресе, построенное ханом Ширгази в 1713 году. Здесь обучались выходцы из семей, особо отмеченных ханской милостью. Здесь он завершил курс обучения, начатый в двух предыдущих медресе.
В 1760 году умер отец Махтумкули, и поэт вернулся на родину. Девушку по имени Менгли, которую он любил, выдали замуж за другого человека, семья которого смогла заплатить требуемый калым. Любовь к Менгли он пронёс через всю жизнь — ей посвящено много стихов.
Ещё одним ударом была гибель двух старших братьев, которые были участниками посольства к могущественному властителю Ахмед-шаху — они попали в плен. Тоска по братьям нашла отражение во многих стихах.
Вернувшись домой, Махтумкули женился. Он очень любил двух своих сыновей, Сары и Ибраима; но мальчики умерли, когда одному было двенадцать, а другому — семь лет.
После 1760 года и до смерти Махтумкули совершил путешествие на полуостров Мангышлак, в Астрахань, по территории нынешнего Азербайджана и странам Ближнего Востока.
Махтумкули в значительной мере изменил туркменский поэтический язык, сблизив его с народной речью. Он также отказался от арабо-персидской метрики, традиционной для туркменской литературы, заменил её силлабической системой.
