Nato a Verrucchio nel 1212, figlio di Malatesta di Pennabili e di Adelasia. Trasferitosi a Rimini intorno ai vent'anni, sposò Concordia figlia del vicario imperiale Enrighetto, appartenente alla nobiltà di Rimini e portatrice di una ricchissima dote.
Nel 1248 promosse il rientro a Rimini delle famiglie guelfe che erano state espulse otto anni prima. In quel periodo cambiò l'orientamento politico della sua famiglia che, inizialmente ghibellina, aderì alla parte guelfa intessendo solidi rapporti con il papato.
Nel 1262 e 1263 fu podestà di Rimini.
La moglie Concordia morì nel 1263 e pochi anni dopo Malatesta si risposò con Margherita dei Paltanieri di Monselice acquisendo un'altra notevole dote.
Nel 1269 fu vicario a Firenze del re di Sicilia Carlo d'Angiò. Tornato a Rimini ebbe il comando delle forze militari bolognesi e in questo ruolo, nel 1275, subì due pesanti sconfitte combattendo nel territorio di Faenza contro i ghibellini comandati da Guido da Montefeltro. Nello stesso anno si alleò con la famiglia da Polenta e la supportò con un contingente di armati nella conquista di Ravenna. L'alleanza dei Malatesta con i da Polenta aveva la funzione di contenere le ambizioni dei Montefeltro sulla Romagna e fu suggellata dal matrimonio di Gianciotto figlio di Malatesta con Francesca da Polenta, matrimonio di cui Dante narrò la tragica conclusione.
Chiusa l'infelice parentesi militare, Malatesta tornò alla politica e riuscì a creare un accordo con le famiglie guelfe della regione che inviarono a Roma una delegazione guidata dallo stesso Malatesta per offrire al papa la signoria sulla regione. L'imperatore Rodolfo I d'Asburgo, poco dopo, ratificò il passaggio della Romagna alla Chiesa.
Nel 1295 Malatesta si proclamò signore di Rimini cacciando dalla città tutte le famiglie ghibelline, detenne il potere fino alla morte che lo colse centenario nel 1312.
Dalla prima moglie Concordia dei Pandolfini ebbe cinque figli: Rengarda, Malatestino, Giovanni detto Gianciotto, Paolo e Ramberto; dalla seconda, Margherita Paltanieri, ebbe Maddalena, Simona e Pandolfo.