מנדלבליט נולד וגדל בתל אביב, לברוך (מיקי) ועדה. אביו היה בעל חנות בגדים, מפקד באצ"ל, פעיל בתנועת החרות והליכוד, עסקן בקבוצת הכדורגל בית"ר תל אביב וסגן יו"ר ההתאחדות לכדורגל בישראל. כמפקד באצ"ל השתתף בהתקפת האצ"ל על יפו ונפצע בה. אמו, בת משפחת קרוג, הייתה פעילה בארגון "ההגנה" ודוקטור לחינוך.
כנער, שיחק מנדלבליט בנבחרת הנערים של מכבי תל אביב. בגיל 26 חזר בתשובה והיה לתלמידו של האדמו"ר ברוך שלום הלוי אשלג.
למד משפטים באוניברסיטת תל אביב במסגרת העתודה האקדמית. סיים תואר ראשון בשנת 1985 והתמחה במשרד עורכי הדין של אברהם (אייבי) נאמן. מנדלבליט נחשב לתלמידו של מאיר שמגר בתפיסתו המשפטית.
שירות צבאי.
מילא שורה של תפקידים בפרקליטות הצבאית. ב-1988 מונה לסנגור צבאי פיקודי בפרקליטות פיקוד הדרום ומפח"ש. ב-1990 מונה לאחראי על הסנגוריה בפיקוד המרכז, חיל האוויר והמטכ"ל. ב-1991 מונה לשופט בית-המשפט הצבאי באזור חבל עזה. בשנת 1993 מונה לעוזר בכיר לתובע הצבאי הראשי ולאחר מכן לסגנו. ב-1997 מונה לסגן נשיא בית-הדין הצבאי של פיקוד הדרום וזרוע היבשה. בשנת 2000 מונה לסנגור הצבאי הראשי. לאחר מכן קודם לתפקיד סגן הפרקליט הצבאי הראשי.
פרקליט צבאי ראשי.
מנדלבליט שירת בתפקיד הפרקליט הצבאי הראשי (פצ"ר) בשנים 2004–2011. בספטמבר 2009 הועלה לדרגת אלוף.
על פעילות המחלקה לדין בינלאומי בפרקליטות הצבאית במבצע עופרת יצוקה אמר מנדלבליט: "דיני הלחימה הם חוקים שנועדו להסדיר ולצמצם, אך לא למנוע, את ההרג וההרס שהם חלק ממציאות המלחמה. משפטני הפרקליטות הצבאית פועלים כדי לסייע לצה"ל להילחם בתוך גבולותיו של משטר זה, מול אויב שאינו יודע גבולות."
כחוקר במכון לביטחון לאומי כתב כי צבא לא יוכל להכריע את המערכה ללא הישגים גם בחזית המדינית, ובשתי החזיתות החדשות: התקשורתית־התודעתית והמשפטית.
מנדלבליט הגיש בין היתר כתב אישום נגד סרן ר', שזוכה. מנדלבליט אמר בעניין: "התייסרתי מאוד כאשר הייתי צריך להגיש את כתב האישום, והיום יש בי גם צד שמח שקצין בצה"ל לא הורשע בעבירה כה חמורה". כן העמיד לדין את סגן אדם מלול שהורשע בתקיפה בנסיבות מחמירות והתנהגות שאינה הולמת קצין. באופן תקדימי מנדלבליט פתח את דלתו לארגונים פוליטיים כדי להשמיע בפניו עדויות, ואף איפשר הרצאות של ארגון "מחסום Watch" בפני חיילי צה"ל. בריאיון ל"הארץ" בעניין זה בספטמבר 2009 אמר: "שיתוף הפעולה עם 'בצלם' הכי בולט. הם עוזרים לנו להגיע לדבר עם עדים, לברר תלונות. הם עושים את שלהם ואני את שלי. האינטרסים לא חופפים, אבל עם כל הביקורת של הארגונים עלינו, מטרתם להגיע לחקר האמת". מאידך, ספג מנדלבליט ביקורת מצד "בצלם", שטענו כי מטייח חקירות של פשעי מלחמה.
בעקבות המבצע ניהל מנדלבליט חקירה של כ-140 מקרים שבהם עלה חשד שצה"ל עבר על דיני הלחימה. באף מקרה לא נמצא שצה"ל פגע במכוון בחפים מפשע, ומסקנות אלה שימשו כבסיס לדו"ח שחובר בצה"ל ובפרקליטות הצבאית ונועד להפריך את דו"ח גולדסטון, שעליו אמר מנדלבליט שהוא "שקר מרושע", ואף מעוות וקיצוני. מנדלבליט אמר על כך: "זו פגיעה ברשות השופטת שלנו ומכוונת נגד כל הדרג המשפטי ושיפוטי של ישראל. הרצון של גולדסטון הוא שישראל תהיה מודל למדינה מערבית שנלחמת נגד טרור, ולמעשה לגרום לתבוסתה. אם אנחנו רוצים לנצח את המלחמה אסור לנו להיכנע לתכתיבים המרושעים האלה שהוכתבו על ידי ועדת גולדסטון".
ביולי 2009 ביטל בג"ץ את החלטתו של מנדלבליט להעמיד לדין את המג"ד והחייל שהיו מעורבים בפרשת הירי בנעלין בעבירות של התנהגות שאינה הולמת בלבד, בנימוק של חוסר סבירות קיצוני והורה להמירם בסעיפים חמורים יותר. בתום המשפט הורשע המג"ד גם בניסיון לאיומים והחייל גם בשימוש בלתי חוקי בנשק.
ב-15 בספטמבר 2011 הסתיימה כהונתו של מנדלבליט בתפקיד הפצ"ר.
פרשת הרפז.
בחודש יוני 2014 נחקר באזהרה על ידי היחידה הארצית לחקירות הונאה, בחשד לביצוע עבירות שיבוש הליכי משפט ומרמה והפרת אמונים במסגרת פרשת הרפז, בעת כהונתו כפצ"ר. מנדבליט נחשד שידע כי מסמך הרפז נמצא בידי הרמטכ"ל גבי אשכנזי אך עדכן את הרשויות רק יממה לאחר מכן, וכן כי העביר לאשכנזי ולעוזרו ארז וינר מידע מישיבות שהתקיימו בלשכת היועץ המשפטי לממשלה. מנדלבליט מתח ביקורת על התנהלות החקירה והפרקליטות בעתירתו לבית המשפט. במאי 2015 החליט היועץ המשפטי לממשלה, יהודה וינשטיין, לסגור את תיק החקירה נגד מנדלבליט, לא נגרם נזק קונקרטי לחקירה וכי מנדלבליט "עשה את המעשה הנכון בזמן הקצר ביותר".
במסמך שהגיש לראש הממשלה נתניהו ולוועדת האיתור לתפקיד היועץ המשפטי לממשלה, תיאר וינשטיין מספר היבטים אתיים ונורמטיביים בעייתיים בהתנהגותו של מנדלבליט בפרשה, ואת השלכותיה האפשריות להמשך כהונתו כמזכיר הממשלה וכן למינויו כיועץ משפטי לממשלה.
מנדלבליט הגיב על הטענות נגדו במסמך מפורט שהגיש לוועדת האיתור בראשות גרוניס. מעמדו לא שונה. פרקליט המדינה ניצן והיועץ ויינשטיין סברו כי יש לסגור את התיק בעילה משולבת, של חוסר ראיות ושל בחינת מכלול הנסיבות. מאחר שבמחשב המשטרה אין אפשרות של עילה משולבת נותר התיק למעשה פתוח. מנדלבליט דרש כי התיק ייסגר בעילה של חוסר אשמה ועתר בעניין לבג"ץ. בפסק הדין נכתב "דומה כי התיק נסגר, בין היתר, משיקולי חוסר אשמה". עוד כתב השופט ג'ובראן כי אינו סבור שבפרשה דבק במנדלבליט "דופי המעיד על פגם ערכי-נורמטיבי". לאחר שמונה מנדלבליט ליועץ המשפטי לממשלה שבו פרקליטיו ודרשו מן הפרקליטות לסגור את התיק בעילת חוסר אשמה. בכירי הפרקליטות סברו כי לאור דברי בג"ץ אכן יש לעשות זאת, ובכל זאת נמנעו מכך בשל חשש לניגוד עניינים, שהרי כולם כפופים למנדלבליט בתפקידו כיועמ"ש. כתוצאה מכך נותר התיק פתוח ברישום המשטרתי למרות ההחלטה על סגירתו. נציב תלונות הציבור על מייצגי המדינה בערכאות, דוד רוזן, קבע כי נפל פגם בהתנהלות זו של הפרקליטות, משום שבעקבות הכרעת בג"ץ בעניין, החשש לשמו הטוב של מנדלבליט צריך היה לגבור על בעיית ניגוד הענייניים.
ב-8 במאי 2020 פרסמה איילה חסון בחדשות 13 כי בשיחה משנת 2010 המצויה בקלטת השמורה בפרקליטות אמר מנדלבליט לרמטכ"ל גבי אשכנזי ביחס למסמך הרפז, "אני אסגור לך את העניין". לטענת הפרקליטות (שהוכחשה על ידי חסון) השיחה היא האזנת סתר, משום שאשכנזי הורה לא להקליט את השיחה, ולכן אסור על פי חוק לפרסם את תוכנה. עוד נטען כי הדברים מעוותים ואינם משקפים את הנאמר באותה שיחה. לפי בן כספית בעת השיחה האמורה החשדות נגד אשכנזי כבר הופרכו. הקלטות השיחות של מנדלבליט ואשכנזי חוסות תחת צו איסור פרסום שאושרר בפסק דין של בית המשפט העליון, לבקשת גבי אשכנזי, בגין הזכות לפרטיות.בדו"ח שפרסם נציב תלונות הציבור על מייצגי המדינה בערכאות ציין הנציב כי בהתאם לעמדת גורמי אכיפת החוק, בדיעבד הוחוור כי לא היה בהקלטה זו להביא לשינוי התמונה הראייתית וכלל שיקולי ההעמדה לדין בתיק.
באזרחות.
מזכיר הממשלה.
לאחר פרישתו מצה"ל עבד על עבודת דוקטורט במשפטים באוניברסיטת בר-אילן, בנושא "לוחמת משפט ומדינת ישראל - ניסיון העבר ומבט לעתיד" בהדרכתה של פרופסור יפה זילברשץ. הוא סיים את העבודה בתשע"ה. בנוסף שימש חוקר במכון למחקרי ביטחון לאומי.
ב-13 במאי 2013 מונה למזכיר הממשלה ושימש בתפקיד במהלך כהונת ממשלת ישראל השלושים ושלוש ובתחילת כהונת ממשלת ישראל השלושים וארבע. בתפקיד זה היה אחראי בין היתר לגיבוש מתווה הכותל - מתווה פשרה לסוגיית נשות הכותל.
יועץ משפטי לממשלה.
ועדת האיתור לתפקיד היועץ המשפטי לממשלה אישרה את מינויו של מנדלבליט ברוב קולות, למרות התנגדות יו"ר הוועדה, אשר גרוניס, שסבר שיש להטיל על מנדלבליט תקופת צינון לאחר תפקידו כמזכיר הממשלה. כאמור לעיל, הוועדה החליטה שלא להתייחס למעורבותו בפרשת הרפז, בהיעדר יכולת שיפוטית ובהתבססה על כך שתיק החקירה בעניינו נסגר. ב-3 בינואר 2016 החליטה הממשלה על מינויו של מנדלבליט ליועץ המשפטי לממשלה. שתי עתירות הוגשו לבג"ץ נגד מינויו, ובהן הועלו טענות על ליקוי בתהליך בחירתו וחלקו בפרשת הרפז. העתירות נדחו. ב-1 בפברואר 2016 החליף מנדלבליט את יהודה וינשטיין והחל לכהן כיועץ המשפטי לממשלה.
גישתו לתפקיד היועץ.
תפיסתו את תפקיד היועמ"ש, היא שעל היועץ לעשות ככל ביכולתו לקיים את מדיניות הממשלה הנבחרת, אך בהתאם לחוק ורק במקרים חריגים ביותר להתנגד להצעת הממשלה. גם כשהוא מביע התנגדות חוקית לבקשת הממשלה, על היועץ לנסות ולאתר חלופות חוקיות המממשות את מדיניות הממשלה, עד כמה שניתן במסגרת החוק.
החל מיולי 2016 מפרסם מנדלבליט מרצונו, מדי שלושה חודשים, את יומן הפגישות שלו.
חקירות ראש הממשלה.