Proveniva da una delle nobili famiglie della città di Fermo, figlio di Giovanni Battista, Senatore del Regno d'Italia.
Frequenta un collegio militare, ma nel 1866 abbandona gli studi per aderire agli ideali garibaldini, si unisce quindi ad una compagnia che partiva per la III Guerra d'Indipendenza, ma non parteciperà attivamente al conflitto, rievocherà comunque nelle sue memorie, questa esperienza formativa. Si iscrive in seguito all'Università di Bologna dove segue gli studi scientifici, un'altra tappa fondamentale della sua vita fu un viaggio per motivi lavorativi, in Italia e nel Regno Unito, che divenne la sua seconda patria.
A Londra durante una visita alla famiglia di sua madre, il soprano Clara Novello, residente nella capitale britannica, conosce la sua futura moglie: Edith Margaret Mozley che sposerà nel 1875, tornato in patria lavora per alcuni anni in Sardegna, ingaggiato per conto di una compagnia mineraria. Dal 1875 al 1878 andranno a risiedera a "Villa Vigoni", presso Loveno di Maraggio, sul Lago Maggiore ma nel 1879, si trasferiscono a Firenze, intanto nascono i suoi tre figli mentre soggiorna in varie abitazioni cittadine prima di trasferirsi nel 1886, a "Villa Romana" dove rimane fino al 1891. Intanto aveva avviato la costruzione della "Villa Rossa" in stile "Eclettico", edificata su di in terreno appena fuori dal centro storico, la cui struttura molto innovativa, rompeva la tradizione dell'abitazione tipicamente fiorentina e toscana.
Il Conte Mario, come veniva affettuosamente chiamato da sua moglie, ne cura personalmente il disegno progettuale e ne segue da vicino la costruzione. Intanto conduce insieme alla famiglia, una ricca vita sociale fatta di incontri, teatro e circoli letterali fiorentini, tenne per alcuni anni uno studio in Piazza Donatello e fece parte del "Circolo degli Artisti". Personalità variegata anche nel campo dello sport che muoveva i primi passi in città, fu inoltre uno dei fondatori nel 1898 della squadra cittadina di "football", formata quasi esclusivamente da stranieri. Allo scoppio del primo conflitto mondiale, la famiglia Gigliucci si mobilita sull'esempio paterno, suo figlio Donatello entra nell'Esercito Regio come ufficiale mentre le figlie Nerina e Bona lavorano nella Croce Rossa.
Le due residenze fiorentine dei Gigliucci condivideranno la curiosa coincidenza di essere entrambe diventate sedi di istituti culturali, alle quali bisogna anche aggiungere quella sul Lago Maggiore, trasformata oggi in un centro di studi italo-tedeschi. Nel 1905 Max Klinger, incisore e scultore tedesco, acquistò "Villa Romana" per farne una colonia per gli artisti del suo paese, oggi l'istituzione che ne raccoglie l'eredità, si propone come un centro di incontri artistici, un collegamento tra la città di Firenze ed il mondo culturale mondiale. Dal 1959 la "Villa Rossa", in Piazza Savonarola, è invece sede della Syracuse University di New York. Il Conte Mario Gigliucci è ricordato come industriale di larghe vedute e di stampo liberale, partecipò alla fondazione di un importante industria nazionale come la Magona d'Italia, complesso specializzato nella produzione di acciaio, situato nella città di Piombino in provincia di Livorno.
Muore nel capoluogo toscano nel 1937.