کودکی و تحصیلات
محمدرضا عارف در ۲۷ آذر ۱۳۳۰ در خانوادهای مذهبی در یزد به دنیا آمد؛ پدرش، حاج میرزا احمد عارف، از بازاریان سرشناس یزد بود. او در سال ۱۳۴۸ رتبهٔ نخست مسابقات کشوری ریاضی را کسب کرد و در کنکور ۱۳۴۹ رتبهٔ دوم کشور را به دست آورد. کارشناسی مهندسی برق را در ۱۳۵۴ از دانشکدهٔ فنی دانشگاه تهران گرفت و سپس با بورس دانشگاه صنعتی اصفهان به آمریکا رفت و کارشناسی ارشد (۱۳۵۵) و دکترای خود (۱۳۵۹) را از دانشگاه استنفورد دریافت کرد.
کارنامهٔ علمی
زمینهٔ تخصصی عارف نظریهٔ اطلاعات و رمزنگاری است و ساختاری از شبکههای رله که در رسالهٔ دکترایش بررسی کرد، در ادبیات علمی به «شبکههای عارف» شهرت یافته است. او از بنیانگذاران انجمن رمز ایران است و صدها مقالهٔ علمی منتشر کرده است. کتاب «سیستمهای مخابراتی دیجیتال و آنالوگ» او در سال ۱۳۶۹ کتاب سال شد. عارف از ۱۳۶۰ تا ۱۳۷۳ استاد دانشگاه صنعتی اصفهان بود و پس از آن استاد دانشکدهٔ مهندسی برق دانشگاه صنعتی شریف است. او عضو پیوستهٔ فرهنگستان علوم ایران نیز هست.
مسئولیتهای اجرایی
عارف پس از بازگشت به ایران، معاونت و سپس سرپرستی شرکت مخابرات ایران را بر عهده گرفت و معاونتهای آموزشی و دانشجویی وزارت فرهنگ و آموزش عالی را نیز عهدهدار شد. در آذر ۱۳۷۳ به ریاست دانشگاه تهران منصوب شد و در دوران ریاست او دانشکدهٔ علوم اجتماعی و مؤسسهٔ ژئوفیزیک این دانشگاه راهاندازی شد و به گفتهٔ همکارانش، تشکلهای دانشجویی در این دوره گسترش یافتند. با آغاز دولت محمد خاتمی، در مرداد ۱۳۷۶ با رأی اعتماد مجلس وزیر پست، تلگراف و تلفن شد و در ۱۳۷۹ نخستین رئیس سازمان مدیریت و برنامهریزی کشور شد. در دولت دوم خاتمی، از ۱۳۸۰ تا ۱۳۸۴ معاون اول رئیسجمهور بود. او از اسفند ۱۳۸۰ عضو مجمع تشخیص مصلحت نظام است.
فعالیت انتخاباتی و مجلس
عارف در انتخابات ریاستجمهوری ۱۳۹۲ نامزد شد، اما چند روز پیش از رأیگیری به نفع حسن روحانی کنار رفت. در انتخابات مجلس دهم، سرلیست فهرست اصلاحطلبان در تهران بود و با بیش از یک میلیون و ششصد هزار رأی، نفر نخست تهران شد. او در این دوره ریاست فراکسیون امید و مدتی ریاست کمیسیون آموزش و تحقیقات مجلس را بر عهده داشت. عارف همچنین ریاست شورای عالی سیاستگذاری اصلاحطلبان و بنیاد امید ایرانیان را عهدهدار بوده است.
معاون اول دولت چهاردهم
مسعود پزشکیان در ۷ مرداد ۱۴۰۳ عارف را بهعنوان معاون اول رئیسجمهور منصوب کرد. او در این سمت ریاست شوراها و ستادهای متعدد دولتی را بر عهده دارد و در مرداد ۱۴۰۴ مصوبهٔ اصلاح ساختار کلان وزارت جهاد کشاورزی را ابلاغ کرد. پزشکیان در ۲۳ اردیبهشت ۱۴۰۵ عارف را به ریاست ستاد ویژهٔ ساماندهی و راهبری فضای مجازی کشور منصوب کرد و دلیل این انتصاب را «ضرورت فوری استقرار حکمرانی یکپارچه، منسجم و کارآمد در فضای مجازی» عنوان کرد.
سمتهای دیگر
عارف افزون بر عضویت در مجمع تشخیص مصلحت نظام، عضو پیوستهٔ فرهنگستان علوم و رئیس گروه علوم مهندسی آن است. او تا سال ۱۴۰۰ عضو شورای عالی انقلاب فرهنگی بود، از سال ۱۳۹۲ عضو شورای عالی جمعیت هلال احمر و مشاور عالی رئیس این جمعیت در امور بشردوستانه بوده و ریاست هیئتمدیرهٔ بنیاد باران را نیز بر عهده دارد.