Simon Marius wurde am 10. Januar des Jahres 1573 im bayrischen Gunzenhausen als achtes Kind des Büttners Reichart Mayr geboren. Sein Vater wurde drei Jahre nach seiner Geburt auch Bürgermeister von Gunzenhausen. In Gunzenhausen besaß auch Markgraf Georg Friedrich von Ansbach (1543–1603) ein Jagdschloss. Eines Tages hörte der Markgraf den Knaben Simon ein Lied schmettern, worauf er beschloss, ihm eine gute Ausbildung zukommen zu lassen, und zwar auf der fürstlichen Schule zu Heilsbronn bei Ansbach. Bald durfte Simon im Chor der Hofkapelle in Ansbach mitsingen. Schon früh ließ Simon ein ausgeprägtes Interesse an Astronomie und Mathematik erkennen. Nach seiner Schulzeit begann er in Nürnberg zu studieren, wobei er auch regelmäßige Himmelsbeobachtungen vornahm. Unter anderem beschrieb er ausführlich die Erscheinung des hellen Kometen von 1596. Seine Kometenbeobachtungen wurden als Bericht gedruckt, wovon sein Gönner, der Markgraf Georg Friedrich, sehr angetan war. Der junge Astronom fand Gefallen am Tychonischen Weltsystem, ein Zwitter zwischen dem geozentrischen Weltbild des Claudius Ptolemäus und dem heliozentrischen von Nikolaus Kopernikus. Auch berechnete Marius selbst Planetentafeln, die 1599 unter dem Titel Tabulae directionum novae erschienen. Ab 1601 publizierte er ferner 28 Jahre lang sein astronomisches Jahrbuch Prognosticum Astrologicum. In ihm veröffentlichte er seine Himmelsbeobachtungen, wozu auch Wetteraufzeichnungen zählten. Der Almanach stieß auf großes Interesse und Marius verdiente nicht schlecht an seinem Verkauf.
Marius suchte Kontakt zu dem damals schon weithin berühmten Astronomen Tycho Brahe am Kaiserhof in Prag, wo Rudolph II. residierte. Er sollte in Prag als Assistent Brahes eine Stelle annehmen. Doch kurz nach seiner Ankunft in Prag starb Brahe im Oktober 1601. Deshalb ist es nicht zutreffend, Marius als Schüler Brahes zu bezeichnen, wie dies in manchen Lexika zu lesen ist. In Prag traf Marius übrigens mit David Fabricius zusammen, einem der Entdecker der Sonnenflecken.
1602 erhielt Marius ein markgräfliches Stipendium, um in Padua und Venedig Medizin zu studieren. Zum Studium in Padua soll ihm sein Landsmann, der Artillerieoberst Hans Philipp Fuchs von Bimbach zu Möhren geraten haben, der selbst ebendort studiert hatte und ebenfalls im Dienst des Markgrafen von Ansbach stand.
Marius hörte bei Galilei etliche Vorlesungen, die seine Kenntnisse auf dem Gebiet der Astronomie und Physik wesentlich erweiterten. Als 1603 sein Gönner und Mäzen, der Markgraf von Brandenburg in Franken zu Ansbach Georg Friedrich, stirbt, blieben die Stipendienzahlungen für etliche Monate aus. Marius war gezwungen, durch Privatunterricht und astrologische Gutachten seinen Lebensunterhalt zu sichern. In diese Zeit fällt auch ein unglücklicher Sturz, dessen Folgen Marius ein Leben lang ertragen musste. Von Padua aus sieht Marius noch vor Galilei das Aufleuchten eines neuen Sterns im Oktober 1604 im Sternbild Schlangenträger. Die Supernova 1604 im Ophiuchus wird heute auch als Keplersche Supernova bezeichnet.
Ende 1605 kehrt Marius nach Ansbach zurück und wird vom Nachfolger des Markgrafen Georg Friedrich, dem Markgrafen Joachim Ernst, zum fürstlichen Hofastronom ernannt und mit einem Jahresgehalt von 150 Talern ausgestattet. Damit waren Marius seine wirtschaftlichen Sorgen genommen. Neben Johannes Kepler und Tycho Brahe war Marius damit einer der ersten Berufsastronomen der Neuzeit.
Im Jahre 1606 heiratet er Felicitas Lauer, Tochter des Nürnberger Verlegers Johann Lauer. Felicitas gebar ihm zehn Kinder, von denen allerdings fünf Söhne früh starben, während alle fünf Töchter den Vater Simon überlebten.
Oberst Fuchs von Bimbach besichtigte 1608 auf der Frankfurter Messe ein Fernrohr, das Hans Lippershey in den Niederlanden kurz zuvor erfunden hatte. Für das Militär war eine solche Erfindung von großem Interesse. Allerdings, dem Oberst von Bimbach war der geforderte Preis viel zu hoch. Aber er berichtete Marius begeistert von der Vorführung dieses