Studioso e tecnico meccanico pratese, frequentò l'Università di Pisa, dove si laureò in Lettere e Scienze nel 1812. Desideroso di approfondire, sul piano pratico, le proprie conoscenze scientifiche per poter sanare il divario tecnologico esistente tra l'arretrato sistema manifatturiero italiano e gli innovativi opifici meccanici europei, ottenne dal Granduca Ferdinando III un sussidio per frequentare, dal 1815, la Facoltà di Scienze Naturali alla Sorbona di Parigi, lavorando al contempo in fabbrica per carpire i segreti delle locali industrie tessili. Tornato a Prato nel 1820, impiantò una piccola officina nei locali dell'ex convento di S. Anna dove, con l'aiuto di pochi operai, riuscì a ricostruire alcune macchine per la lavorazione del cotone utilizzando le nozioni apprese durante il suo soggiorno parigino. L'esito positivo di queste prime sperimentazioni indusse Mazzoni a creare nuove filande per la lavorazione della lana e della canapa, i cui innovativi macchinari ottennero importanti riconoscimenti nelle varie edizioni dell'Esposizione di Manifatture Toscane tenute a Firenze. Chiamato a ricoprire incarichi di prestigio in svariate istituzioni cittadine, fu nominato Gonfaloniere della città di Prato nel 1851 e, in tale veste, si battè per la creazione di una ferrovia transappenninica che, passando per Prato, congiungesse Firenze a Bologna.