Percusionista de formación, Mulatu Astatke toca, entre otros, el vibráfono y las congas. Después de unos estudios cortos científicos en Birmingham, Inglaterra, integra el Trinity College of Music de Londres al fin de los años cincuenta para estudiar el clarinete y la composición. Luego se fue a New York y Boston donde se convirtió el primer estudiante africano en el Berklee College of Music.
De estos estudios sacó influencias jazz y latinas que mezclá con la música tradicional etíopes. En los años setenta, tocó con muchos artistas de jazz americanos entre los que se destaca el gran Duke Ellington.
En Etiopía, produjo canciones de otros artistas tales como Mahmoud Ahmed. Después del éxito de la colección Éthiopiques editada por Buda Musique desde el 1999, y el éxito de la película Broken Flowers de Jim Jarmusch en 2005 (cuya banda sonora fue producida en parte por el), Mulatu Astatke empezó una segunda carrera musical internacional importante.
Mulatu Astatke dicta también clases en el Massachusetts Institute of Technology de Cambridge, cerca de Boston (Massachusetts) donde participa, con los investigadores de la prestigiosa institución, en la creación de una versión moderna del kart.