Джованни Мария Джамбаттиста Пьетро Пеллегрино Исидоро Мастаи де Ферретти родился 13 мая 1792 года в городе Сенигаллия, Италия. Являлся девятым ребенком в дворянской семье Джироламо, графа Ферретти. В день своего рождения крещен в соборе Святого Петра. С 1803 по 1808 год обучался в Пиаристском колледже в Вольтерре, который вынужден оставить из-за внезапных приступов эпилепсии, возникшей у него после травмы головы. В 1812 году по болезни освобожден от призыва в Королевскую почетную гвардию часовых.
С 1814 года Ферретти часто гостил в Риме у своего дяди Паолино Мастаи Ферретти. Поступил в Римский коллегиум, где изучал богословие и философию. В 1815 году написал прошение о вступлении в Дворянскую гвардию и вскоре принят в ее ряды, но из-за болезни вынужден оставить и службу. В том же году отправился в паломничество в Лорето, где встретил папу Пия VII, сыгравшего важную роль в его будущей церковной карьере.
После падения Наполеона Джованни Ферретти вернулся в Рим, где обучался в университете Ла Сапиенца. В этот же период обучался в семинарии и одновременно занимался благотворительной деятельностью в доме «Tata Giovanni Institute», где работал с брошенными детьми.
В январе 1817 года Джованни Мария Мастаи Ферретти вступил в Третий орден францисканцев. Страдая эпилепсией, обратился к Пию VII с просьбой разрешить его рукоположение в священника, которую Папа удовлетворил. В декабре 1818 года рукоположен в субдиакона, в марте 1819 года - в диакона и 10 апреля - в священника.
Некоторое время Ферретти являлся ректором «Tata Giovanni Institute» в Риме. Затем послан Пием VII незадолго до смерти последнего в Латинскую Америку, где должен служить при апостольском нунции Джованни Муци в Перу и Чили. В 1825 году отозван в Рим, стал каноником церкви Санта-Мария-ин-Виа-Лата и назначен Львом XII управляющим больницы Сан-Микеле, в которой проработал по 1827 год.
Затем Лев XII назначил Ферретти архиепископом Сполето. В июне состоялось его рукоположение в епископы. В 1831 году стал апостольским ординарием Сполето и Риети, 17 декабря 1832 года - персональным архиепископом епархии Имолы. В декабре 1839 года избран кардиналом «in pectore».
После смерти Григория XVI 1 июня 1846 года состоялся конклав, который проходил в сложной политической обстановке, из-за которой в нем участвовало только лишь 46 из 62 кардиналов. Конклав разделился на две противоборствующие группы. В первом туре получил 15 голосов. Вечером 16 июня состоялся второй тур выборов, во время которого понтификом выбран Джованни Мария Мастаи Ферретти. Новый папа взял себе имя Пий IX. Интронизация состоялась 21 июня.
После первых либеральных реформ, в числе которых закон о печати, учреждение Государственной Консульты и образование совета министров, создание гражданской гвардии, строительство первой в Папском государстве железной дороги, разрешение газового освещения улиц в Риме, Пий IX стал воплощением устремлений неогвельфов, сторонников создания федерации Итальянских государств во главе с папой.
Однако в охваченной революционным брожением Европе проведенных им реформ оказалось недостаточно. Несмотря на то, что 14 марта 1848 году Пий IX обнародовал конституцию, в Риме усиливались волнения и уже осенью того же года вынужден покинуть Рим, где создана республика. Папа обратился за помощью к Франции, Австрии, Испании и Неаполитанскому королевству и вернулся в Рим после того, как восстание подавлено силами французских войск, объявленный революционерами предателем родины.
В попытках сохранить в чистоте и укрепить католическое вероучение, а также повысить авторитет папской власти Пий IX внес существенный вклад в разработку догматов католической церкви. В 1854 году после консультаций с большинством епископов возвел в догму учение о непорочном зачатии Девы Марии. В 1869 году созвал Первый Ватиканский собор.
На Соборе 18 июля 1870 года почти единогласно принята первая догматическая конституция «Pastor aeternus», главным содержанием которой стало введение в догму принципа «безошибочности папы» в тех случаях, когда «с кафедры» высказывает суждения, касающиеся веры и морали. Принятие этого догмата вызвало раскол в среде самого католического духовенства. Епископы, не согласные с этим догматом, покинули заседания Собора раньше, чем состоялось голосование, чтобы не принимать в нем участия.
В этом же году к Итальянскому королевству насильственным образом присоединено Папское государство. Светская власть папы ликвидирована. Пий IX отказался признать новое государство и объявил себя пленником в Ватиканском дворце, больше не покинув его до самой смерти.
Папа Пий IX умер 7 февраля 1878 года в возрасте восьмидесяти пяти лет.