Maskelyne var den tredje sønn av Edmund Maskelyne av Purton, Wiltshire som døde da han var 12 år gammel, og etterlot familien i reduserte økonomiske omstendigheter. Maskelyne studerte i Westminster og var fremdeles elev der da moren døde i 1748, da han var 16 år. Hans interesse for astronomi begynte da han studerte ved Westminster. Maskelyne studerte ved University of Cambridge i 1749 og ble uteksaminert i 1754. Han ble ordinert til prest i 1755. I 1785 giftet Maskelyne seg med Sophia Rose of Cotterstock, Northamptonshire. Deres eneste barn, Margaret (1786–1858), var mor til Mervyn Herbert Nevil Story-Maskelyne (1823–1911) professor i mineralogi ved University of Oxford (1856–1895). I 1758 ble Maskelyne medlem av det britiske Royal Society. I 1775 ble han tildelt Copleymedaljen.