Mads Pedersen naît le au Danemark. En 2012, pour sa première saison chez les juniors (moins de 19 ans), il rejoint l'équipe danoise Roskilde Junior. Il obtient de nombreuses victoires, dont sept sur le circuit UCI. Pour sa première course internationale, il termine dixième de Paris-Roubaix juniors. Entre avril et mai, il remporte coup sur coup deux courses par étapes de la Coupe des Nations Juniors, le Tour d'Istrie et le Trofeo Karlsberg et termine quatrième de la Course de la Paix juniors. Ses bonnes performances participent grandement à la victoire du Danemark au général de la Coupe des Nations. En juillet, il s'adjuge le classement général du Prix de Saint-Martin Kontich. Considéré comme l'un des favoris, il abandonne le championnat d'Europe et se classe du championnat du monde.