Di famiglia operaia, entra in fabbrica come apprendista a 12 anni. Nel 1917, ad appena 15 anni, aderisce con il fratello Carlo, di un anno più grande, alla gioventù socialista e nel '21 è tra i fondatori del PCdI. In prima fila nella lotta antifascista, è ripetutamente e ferocemente perseguitato dai fascisti che lo sottopongono a ripetuti, violenti pestaggi.
Nel 1923 si trasferisce a Milano e lavora alla Caproni. Nel 1924 ha lunghe frequentazioni con Antonio Gramsci, e scrive diverse "Corrispondenze operaie" per l'Unità. Membro del Comitato sindacale nazionale comunista, è più volte fermato e arrestato dalle forze di polizia; alla fine del 1926 i Carabinieri di Legnano lo propongono per il confino, ma la richiesta cade perché nel 1927 è incarcerato con il fratello minore Pierino e con altri comunisti legnanesi. Dopo 15 mesi di detenzione preventiva è deferito al Tribunale Speciale, dove è assolto per insufficienza di prove per merito del fratello Carlo che si è assunto ogni responsabilità nell’organizzazione comunista del suo paese.

Nel 1929 espatria a Parigi, dove lavora come operaio alla Citroën. Nel 1930 viene inviato dal Centro comunista di Parigi alla scuola leninista di Mosca, dove matura un solido orientamento anti-stalinista. Ritornato anticipatamente in Francia, è inviato diverse volte in missione in Italia.
Nel maggio 1932 viene arrestato a Villa San Giovanni, dove cercava di riorganizzare la CGIL, e condannato dal Tribunale Speciale a cinque anni di reclusione, che sconta quasi interamente a Civitavecchia.

L'11 giugno 1940 (il giorno successivo all'entrata in guerra dell'Italia) è arrestato e internato nel campo di concentramento fascista di Istonio Marina (l'attuale Vasto, in provincia di Chieti), dove è costretto a una vita di privazioni. A Istonio organizza subito un comitato clandestino di resistenza. Scoperto, è trasferito in punizione alle Tremiti, dove per le sue posizioni antistaliniste è radiato dal collettivo del partito. Liberato dal campo di concentramento delle Tremiti solo alla fine di agosto 1943, si impegna immediatamente insieme ai fratelli Carlo, Pierino e Guido nelle lotte operaie nell'Alto Milanese e dopo 1'8 settembre organizza e dirige il movimento sappista prima nella Valle Olona e poi nel Vimercatese conquistandosi un enorme prestigio popolare. Quando il gruppo dei fratelli Venegoni, organizzato attorno al giornale Il Lavoratore, decide di sciogliersi e di rientrare nel Partito Comunista, solo Mauro ne è tenuto fuori, per via dei vecchi dissidi sorti alle Tremiti.

Catturato casualmente dai fascisti a Busto Arsizio, viene selvaggiamente torturato e infine assassinato il 31 ottobre 1944. Il suo corpo è gettato in un campo a Cassano Magnano (Varese) – dove oggi sorge un cippo commemorativo – e quindi sepolto in tutta fretta dalle autorità fasciste. La salma è riesumata nell'ottobre 1945 e portato tra due immense ali di folla al cimitero di Legnano, per essere sepolto nel campo dei caduti partigiani.

Nel dopoguerra a Mauro Venegoni è stata conferita la Medaglia d'Oro al Valor Militare alla memoria con questa motivazione: “Ardente patriota, era tra i primi a costituire le formazioni partigiane nella sua zona partecipando con esse per oltre un anno a numerosi combattimenti, sempre distinguendosi per capacità e coraggio. Catturato veniva sottoposto alle più atroci torture, ma nulla rivelava che potesse tradire i commilitoni e la Resistenza. La sua indomabile fede non veniva scossa nemmeno allorché il nemico ne straziava barbaramente il volto ed il corpo, accecandolo prima e poi uccidendolo. Luminoso esempio di sublime sacrificio e di ardente amor di Patria”.

Medaglia d'oro al valor militare