Tháng 12 năm 1982, sau khi tốt nghiệp trường Y khoa, Mã Hiểu Vĩ được tuyển vào Bộ Y tế, làm việc với vị trí cán bộ của Ty Giáo dục và Khoa học của Bộ, rồi Thư ký của Sảnh Văn phòng Bộ. Sau đó, ông được điều trở lại Đại học Y khoa Trung Quốc để tham gia nghiên cứu ở Y viện thứ nhất của trường, lần lượt là Phó Nghiên cứu viên, Nghiên cứu viên, rồi Phó Viện trưởng, Viện trưởng, Bí thư Đảng ủy của bệnh viện này. Ông được bổ nhiệm làm Phó Hiệu trưởng Đại học Y khoa Trung Quốc, sau đó điều tới tỉnh Liêu Ninh làm Bí thư Đảng tổ, Sảnh trưởng Sảnh Y tế của Chính phủ Nhân dân tỉnh Liêu Ninh những năm 2000.[2]

Tháng 10 năm 2001, Mã Hiểu Vĩ được điều lên trung ương, bổ nhiệm làm Phó Bộ trưởng Bộ Y tế, Thành viên Đảng tổ khi 41 tuổi và giữ chức vụ này suốt giai đoạn 2001–13. Tháng 4 năm 2013, Bộ Y tế được giải thể để thành lập Ủy ban Sức khỏe và Kế hoạch hóa gia đình Quốc gia, ông nhậm chức Phó Chủ nhiệm Ủy ban, rồi được bầu làm Phó Hội trưởng Hội Chữ thập đỏ Trung Quốc từ tháng 5 năm 2015, Hội trưởng Hội Y học Trung Quốc từ tháng 12 năm 2015.[3] Năm 2018, Ủy ban Sức khỏe và Kế hoạch hóa gia đình Quốc gia được giải thể để thành lập Ủy ban Y tế Quốc gia, và Mã Hiểu Vĩ được phê chuẩn bổ nhiệm làm Chủ nhiệm Ủy ban Y tế Quốc gia,[4][1] cấp bộ trưởng từ ngày 19 tháng 3 năm 2018.[5] Cuối năm 2022, ông tham gia Đại hội Đảng Cộng sản Trung Quốc lần thứ XX từ đoàn đại biểu khối cơ quan trung ương Đảng và Nhà nước.[6]