17歲高小畢業(yè)后到北京、天津等地當學徒工。在“五四”運動的影響下矢志從軍報國，以第一名的成績考入河南陸軍講武堂學習。從講武堂畢業(yè)后被派到連隊(馮玉祥部隊)任助教、排長。1927年“四一二”蔣介石叛變革命后，他毅然脫離部隊回到博興，和已經(jīng)加入共產(chǎn)黨的劉順元、張靜源等同學接觸，于1931年6月加入中國共產(chǎn)黨，在博興從事黨的地下工作。先后任博興六區(qū)和四區(qū)聯(lián)莊會助理員、教練、中共博興縣委軍事部長兼四區(qū)聯(lián)莊會地下黨支部書記。經(jīng)過短短幾個月的工作，就控制了聯(lián)莊會這支100多人的武裝。

1932年秋，中共山東省委軍事部長張鴻禮到博興指揮“八四暴動”。暴動中，馬千里帶領興福聯(lián)莊會的起義人員，收繳了該會的全部武器；迫使三官廟的民團投降。翌日拂曉，暴動隊伍向5區(qū)進軍，在利城與其他暴動隊伍會合宣布成立“魯東革命軍第一大隊”，共300余人，馬千里任大隊長。其后幾天，部隊迅速發(fā)展到700余人，在博興四、五、六區(qū)，發(fā)動群眾打土豪、開倉濟貧，截擊國民黨政府的汽車。但這次暴動遭到韓復榘軍隊鎮(zhèn)壓，只幾天就失敗了。

博興暴動失敗后，馬千里被通緝，妻子被捕，幼子慘死，這些并沒動搖他的革命信念。他和張復生（又名張仿，后叛變）一起去濰坊、即墨、天津、北京等地。因找不到中共黨組織，便棲身于國民黨軍高桂滋部任連長。1935年冬，他帶領4名士兵，攜槍投奔陜北蘇區(qū)參加了紅軍。先后在紅軍大學當教員、任韋國清營三連軍事助教和八路軍總政統(tǒng)戰(zhàn)部干事。在此，周恩來指示，為他恢復了黨籍，并派他到東北軍中開展統(tǒng)戰(zhàn)工作。在爭取李仙洲、高桂滋、井岳秀三個師的工作中做了大量工作。后被派往安定縣委任統(tǒng)戰(zhàn)部長。1936年，馬千里入“抗大”學習。1938年被派回山東清河區(qū)任八路軍山東縱隊第三支隊七團副團長， 帶領部隊活動在鄒平、 長山、濱縣、青城一帶。1939年4月22日，馬千里率七團駐長山縣愛賢村，日偽軍前來“掃蕩”，他帶4個排隱蔽在村外樹林里。戰(zhàn)斗打響后，敵人組織了8次沖鋒，均被七團打退。他被敵彈擊中腿部，仍繼續(xù)指揮作戰(zhàn)，一直打到天黑。此戰(zhàn)殲敵70余人，殘敵撤退。馬千里傷愈后任三支隊獨立團政委、第六軍分區(qū)司令員等職。

1940年春，三支隊向小清河以北進軍，馬千里率先遣部隊挺進博興一帶。他以個人的名義發(fā)布了《告博興父老書》，積極向群眾宣傳抗日，開展統(tǒng)戰(zhàn)工作。立足以后，指揮東路部隊突破國民黨頑軍李寰秋、周勝芳、成建基等部的堵截，插入博興和廣饒北部，與李曼村、韓子衡指揮的西路部隊匯合，在廣北、博興、蒲臺、利津、高苑一帶和日、偽、頑軍展開角逐。3月3日，日偽軍500多人突然將東路部隊領導機關包圍在博興東王文村。70余名指戰(zhàn)員，奮力還擊，打退了敵人10次沖鋒。在彈藥已用完的困境中，冒著敵人施放的毒氣，用刺刀、磚頭、瓦片和敵人展開巷戰(zhàn)，敵人傷亡百余，七團21人壯烈殉國。東王文戰(zhàn)斗，八路軍聲威大震。國民黨頑軍劉景良、薛儒華、周勝芳等部又組織了4000多人的“剿共”聯(lián)軍，向八路軍山縱三支隊圍攻。馬千里指揮東路部隊給敵人迎頭痛擊后，與中路、西路部隊會師，共同向敵人反擊，激戰(zhàn)10余天，粉碎了敵人的圍剿，使八路軍山縱三支隊控制了小清河以北黃河以南的廣大地區(qū)。

1940年9月，清河軍區(qū)部隊改編為山縱三旅后，馬千里任旅參謀處長、清中軍分區(qū)司令等職。

1941年8月26日，馬千里與三旅旅長許世友、副旅長楊國夫率三旅部隊大部進軍墾區(qū)，打敗了長期盤踞墾區(qū)的國民黨頑固派反動武裝，收編、殲滅了土匪，解放了墾區(qū)全境。

1946年，國民黨軍向解放區(qū)發(fā)動軍事進攻，并向山東渤海區(qū)派出大批武裝匪特，進行反動宣傳、搶劫、暗殺、制造暴亂等恐怖活動。為加強剿匪工作，渤海區(qū)黨委和軍區(qū)成立剿匪指揮部，馬千里任指揮，組織了500余人的騎兵大隊和部分精干地方武裝，和馮鼎平分別帶領東西兩路剿匪部隊，開展全面剿匪斗爭。馬千里親率騎兵大隊和一個步兵連，馳騁于惠民、商河、濟陽各地，向匪特展開猛烈的軍事進攻和政治攻勢。經(jīng)大小戰(zhàn)斗150多次，連戰(zhàn)皆捷。在大半年的時間內，1.3萬多名匪特基本上被殲滅。

1948年初，在由康生把持的渤海區(qū)土改整黨會議上，馬千里無辜受株連，被調出渤海區(qū)到鐵路部門工作。他一如既往，無條件地接受任務，帶領2000人的武裝，接管、搶修和保衛(wèi)膠濟鐵路，保證運輸暢通，支援渤海十縱解放濟南，圓滿完成任務。濟南解放后，馬千里是軍管會成員之一，任華東鐵路警備部隊副司令、濟南鐵路局公安處長等職。當時，國民黨散匪、特務、地痞流氓活動猖獗，經(jīng)常破壞鐵路，搶劫物資和乘客。馬千里親率部隊乘警車沿徐州、蚌埠、南京、上海等鐵路線巡視，部署部隊加強警戒，發(fā)動職工、民兵、群眾護路，并大張旗鼓地鎮(zhèn)壓了一批首犯，打擊了匪特的囂張氣焰。1949年夏，黃河水猛漲，嚴重威脅著鐵路的安全。馬千里帶領軍民，在濟南附近的險工河段，日夜固堤搶險，奮戰(zhàn)十幾個晝夜，戰(zhàn)勝了伏汛，個人立二等功。1953年，為解決國家急需的木材運輸問題，鐵道部專門成立第六工程局，負責搶修東北的森林鐵路，調馬千里任該局黨委書記兼副局長。這時他已年過半百，身帶殘疾，他不顧嚴寒酷暑，奔波于大興安嶺地區(qū)，按期完成自伊春至雙河子、紅山的鐵路搶修任務。3年困難時期，花甲之年的馬千里就任鐵道部生活管理局副局長、視察員等職，親率工作組深入蘭新、包蘭、西隴海等線，和干部職工同吃同住，幫助解決鐵路職工的生活困難，穩(wěn)定了職工隊伍。1982年馬千里離休后，幫助黨史、史志部門征集、撰寫黨史資料；幫助戰(zhàn)友、部下、群眾解決歷史遺留問題，平反冤假錯案，落實政策；為家鄉(xiāng)引進致富門路，受到鄉(xiāng)親們的歡迎和愛戴。

1992年6月9日馬千里因病逝世。