Nakon pohađanja pučke škole u Brodu i gimnazije u Požegi, njegov ujak, zagrebački kanonik Stjepan Ilijašević, primio ga je u kanoničku kuriju i poslao na daljnje školovanje. Uskoro je stupio u sjemenište, nakon kojega ga biskup Haulik šalje na studij u Beč i Prag kao nadarenog učenika. Nakon što je završio studij teologije, povijesti i zemljopisa u Beču i Pragu, Mesić se vratio u Zagreb u doba buđenja nacionalne svijesti pod utjecajem ilirskog pokreta i Gajevih novina Danice ilirske.

Mesić je imenovan profesorom povijesti i ravnateljem tadašnje Pravoslovne akademije, gdje se zauzima da se u nastavu, umjesto dotadašnjeg njemačkog jezika, uvede hrvatski. Kako bi se što više približio tom cilju, prevodio je razne školske priručnike i pisao znanstvene radove na hrvatskom te redigirao povijesnu dokumentacijsku građu.

Nakon sloma apsolutizma 1860. godine, Mesić je s Josipom Jurjom Strossmayerom doprinio osnivanju Sveučilišta u Zagrebu. Izabran je za prvog rektora Sveučilišta koje je svečano otvoreno potkraj listopada 1874. godine govorom bana Ivana Mažuranića. Prilikom imenovanja i promocije održao je čuveni govor koji je započeo riječima: „Velik je dan što ga danas slavi vaskolik narod hrvatski”. U tom poznatom govoru upozorio je na važnost modernog sveučilišta i iskazao širinu vlastitih gledišta. Te godine izabran je za redovitog profesora hrvatske povijesti na Mudroslovnom fakultetu. 

Zaslužan je i za očuvanje mnoštva dokumenata iz starije hrvatske povijesti, čime je uvelike doprinio razvoju hrvatske povijesne znanosti. Napisao je brojne rasprave, no njegovim se glavnim i najvažnijim djelom smatra Život Nikole Zrinskog, nastao 1866. godine, dotad najopsežniji i najkritičnije obrađen životopis u hrvatskoj povijesnoj literaturi.

Umro je 6. prosinca 1878. godine u Zagrebu u kući barunice Kušlan na Markovu trgu.

I naša Gimnazija s ponosom nosi njegovo ime od 7. veljače 1992. godine.