Ta õppis Tallinna 22. Keskkoolis, kus esines juba algklassipäevil koorisolistina. 1966. aastast oli ta ansambli Rütmikud vokaalsolist (esimene avalik kontsert toimus 13. mail 1966).
1970. aastal esines Mägi poplauljana esimest korda televisioonis – Eesti Televisiooni saates "Tere tulemast". 1971. ja 1972. aastal võitis ta ansambliga Baltika esikoha Kaunase laulufestivalil „Merevaigust trompet”. 1972. aastal võitis ta Gennadi Tanieli "Lauluga verelilledest" Tippmeloodia lauluvõistluse ning saadeti 1973. aastal toimunud üleliidulisele võistlusele (telesaatesse) "Art-Loto", mille ta samuti võitis.
1975. aastal võitis Tõnis Mägi enda kirjutatud lauluga "Pimedale muusikule" võistluskontserdi "Tallinn-Tartu". 1976. aastal pälvis ta sama lauluga üleliidulisel konkursil "Vilniuse tornid" nii parima laulu kui ka parima laulja auhinna. Mägi hakkas koostööd tegema vene helilooja David Tuhmanoviga, kelle lauluga "Ostanovite muzõku" saavutas üleliidulise populaarsuse.
1978. aastal sai temast estraadiansambli Laine solist, ansambli kontserdireisid viisid nii Nõukogude Liitu kui ka mitmesse sotsialismiriiki. Kui ansambel Laine pälvis 1980. aastal Eesti NSV teenelise kollektiivi aunimetuse, kuulus osa sellest ka Tõnis Mäele.[1]
1980. aastal sai David Tuhmanovi laulust "Olimpiada 80" Tõnis Mäe esituses üks Moskva olümpiamängude teemapalu.
1981. aastal asutas ta oma ansambli Muusik Seif, millega käis samuti kontserdireisidel Nõukogude Liidus ja sotsialismimaades. Koos Riho Sibula, Vjatšeslav Kobrini, Raul Vaigla ja Jaak Ahelikuga asutas ta 1986. aastal ansambli Ultima Thule. 1989. aastal asutas ta ka eksperimentaalansambli 777, mille iga jäi aga lühikeseks.
Aastatel 1993–1999 töötas ta Kuku Raadios muusikatoimetajana, hiljem on teinud seal saateid mittekoosseisulisena. Pikka aega juhtis ta saateid "Liivakell" (alates 1993. aastast) ning "Estraaditop" (1996–2000 ja 2006–2007).[2][3]
1996. aastal toimusid eakaaslastest levimuusikatähtede Jaak Joala, Tõnis Mäe ja Ivo Linna, keda koos hüüti rahvasuus Eesti kolmeks tenoriks, legendaarsed kontserdid "Las jääda kõik, mis hea". 2016. aastal toimunud meenutuskontserdid "Las jääda kõik, mis hea – 20 aastat hiljem" Ivo Linna ja Tõnis Mäe osavõtul kujunesid osalt Jaak Joala mälestuskontsertideks, sest Joala oli 2015. aasta septembris surnud.[4][5][6][7]
Alates 2003. aastast on Tõnis Mägi teinud tihedat ja viljakat loomingulist koostööd noorema põlvkonna helilooja ja laulja Jarek Kasariga (varasem esinejanimi Charlice).[8][1]
Tõnis Mägi on esinenud enda loomingu ja teiste isamaaliste lauludega paljudel Eesti rahva iseseisvust toetavatel üritustel, sealhulgas üldlaulupidudel ja öölaulupidudel. Näiteks 1993. aasta noorte laulupeol esitas ta ühendkooride solistina oma laulu “Palve”; 1994. aasta üldlaulupeost alates on aga mitut järgmistki üldlaulupidu raaminud kaks "Koitu": laulupeo avamisel on kõlanud ühendkooride esituses Mihkel Lüdigi "Koit" ja laulupeo finaalis Tõnis Mäe "Koit".[15]
22. aprillil 2017 võttis Tõnis Mägi sõna Rail Balticu vastasel meeleavaldusel.[19][20]
23. oktoobril 2021 esines Tõnis Mägi TallinnasVabaduse väljakul toimunud meeleavaldusel koroonapiirangute vastu.[21] Meeleavaldusele eelnenud videopöördumises, milles Tõnis Mägi kutsus üles meeleavaldusel osalema[22], tsiteeris ta Leelo Tungla luuleridu, mis tekitas nende autoris pahameelt.[23] Samuti on kriitikat pälvinud laulja tegevus vaktsineerimisvastasuse reklaamimisel.[24][25]
Tõnis Mägi on olnud neli korda abielus. Esimene abikaasa oli Virve, kellega ta tutvus üliõpilasmalevas ja 22-aastaselt abiellus. Abielust Laine Mäega on tal tütar Liis-Katrin (1983), kes on abielus näitleja Märt Avandiga. Abielust Piia Kaldmaga (Mägi) on tal tütar Maarja (1992). Alates 2001. aastast on Tõnis Mägi abielus laulja Kärt Johansoniga, neil on tütred Liidia (1999) ja Mirt (2003).[27]