Родился 19 ноября 1909 года в селе Колесниково (ныне Каракульского района Удмуртской Республики). В 1938 году окончил среднюю школу. Со 2 октября 1929 года в рядах Красной Армии. Служил в 3-й ИАБР. В 1930 году окончил школу младшего начальствующего состава, в 1932 году - курсы пилотов в Ленинградском военном округе, в 1933 году - курсы переподготовки младших командиров. С декабря 1933 года служил лётчиком 70-й ЛБЭ (в городе Запорожье), с декабря 1934 года - старшим лётчиком 14-го КАО, с мая 1935 года - командиром звена в 14-м КАО. 14 марта 1936 года ему присвоили воинское звание "лейтенант", 27 апреля 1937 года - "старший лейтенант". С 1937 года служил инструктором-лётчиком по технике пилотирования 14-го КАО, с 1938 года - помощником командира 37-й Войсковой АЭ. 3 ноября 1938 года присвоено воинское звание "капитан". С января 1940 года был командиром 2-й Армейской АЭ, с сентября 1940 года - командиром 25-й Отдельной КАЭ.

6 августа 1941 года капитан М. Д. Мордвинов назначен командиром 436-го ИАП, который был сформирован в Харьковском военном округе (город Лебедин, Сумской области), а в сентябре 1941 года убыл в 8-й ЗИАП Приволжского военного округа (посёлок Багай-Барановка, Саратовской области) для получения новой авиатехники. С 13 октября 1941 года приступил к боевой работе в составе 6-го ИАК ПВО (Московской зоны ПВО), летал на Як-1.

С 18 января 1942 года полк находился в оперативном подчинении генерал-майора авиации Л. А. Горбацевича, осуществляя прикрытие 1-го Гвардейского кавалерийского корпуса на Западном фронте, летая уже на И-16. С 4 февраля 1942 года воевал на Калининском фронте (в составе ВВС 31-й Армии). К 10 февраля 1942 года майор М. Д. Мордвинов совершил 110 боевых вылетов, провёл 20 воздушных боёв, сбил лично и в составе группы 9 самолётов противника. Был награждён орденом Ленина. 16 мая 1942 года снят с должности командира 436-го ИАП и направлен заместителем командира 1-го ЗИАП Московского военного округа.

18 сентября 1942 года назначен командиром 237-го ИАП и приступил к боевой работе на Сталинградском фронте (в составе 220-й ИАД, 16-й Воздушной армии), летая на Як-1. С 30 сентября 1942 года воевал на Донском фронте.

21 октября 1942 года командир 237-го истребительного авиационного полка (220-я истребительная авиационная дивизия, 16-я Воздушная армия, Донской фронт) майор М. Д. Мордвинов погиб в воздушном бою в районе города Котлубань. Всего совершил около 150 боевых вылетов, провёл около 30 воздушных боёв, сбил лично 7 и в составе группы 3 самолёта противника. Похоронен в районе высоты 139,4 (окраина Сталинграда, ныне Волгограда).

Награждён орденами: Ленина (28.03.1942), Красного Знамени (04.03.1942).