Nació en Turín, Italia, pocas semanas después de que su padre, Valentino Mazzola, se uniera al Torino proveniente del Venezia.

Su hermano menor, Ferruccio Mazzola, (nombrado en honor al presidente del Torino) nació dos años después.

Tenía seis años cuando su padre murió en el desastre aéreo de Superga.

Trajo a Luis Suárez Miramontes del FC Barcelona como su mediocampista general y principal realizador de jugadas, a Tarcisio Burgnich y Giacinto Facchetti como sus defensores, al brasileño Jair como extremo, Mario Corso como medio izquierdo, Armando Picchi como barredor y Mazzola quién eventualmente jugaba en la posición de extremo derecho ofensivo.

En la temporada 1966-67, tuvieron su tercera Final, la cual perdieron ante Celtic, en donde Mazzola anotó un gol.

En 1966 la selección nacional fracasó al perder inesperadamente contra Corea del Norte, fracaso que Mazzola denunció fue debido a jugar drogados con ansiolíticos por alguien de la propia Federación para echar al entrenador.

Con esta estrategia, Italia llegó hasta la final contra el Brasil de Pelé por primera vez en 32 años.

Gianni Rivera finalmente entró a 8 minutos para terminar el partido.

Ferruccio Valcareggi finalmente utilizó a los dos juntos en la Copa Mundial de 1974 en Alemania pero Italia fue eliminada en la primera ronda.