马元海生于甘肃河州莫尼沟。1913年（民国二年），在西宁镇守使署随舅父马麒居住。1918年（民国七年），出任宁海军步前营帮办，驻防贵德县。1921年（民国十年），任宁海军骑右营营长，但仍在贵德县居住。1929年2月5日（民国十八年农历腊月廿九日），马仲英反抗国民革命军，途经贵德，马元海和驻贵德的宁海军统领（营长）马朝选、贵德县县长黄文濬投诚马仲英，并将130多支步枪送给马仲英。1931年至1937年，马元海多次参加马步芳对海西天峻、果洛、同仁、泽库、同德、贵南等地藏族牧民的镇压，屠杀大批藏族民众，抢