Guitariste passionné depuis le collège, il a commencé sa carrière musicale dans la région de Dallas/Fort Worth Metroplex après avoir obtenu son diplôme en TCU.
En 2008, Lettieri s'est joint au groupe de jazz Snarky Puppy en tant que guitariste, arrangeur et compositeur, et a joué dans la vibrante scène gospel et R&B de Metroplex. Le groupe a remporté trois GRAMMY Awards : Meilleure Performance R&B pour « Something » ft Lalah Hathaway en 2014, et deux fois meilleur album instrumental contemporain (Sylva en 2016 et Culcha Vulcha en 2017). Snarky Puppy tourne constamment, ayant joué sur tous les continents sauf l'Antarctique.
En dehors de Snarky Puppy, Lettieri a sorti quatre albums en tant que leader : Knows (2011), Futurefun (2013), Spark and Echo(2016) et plus récemment Deep, The Baritone Sessions in (2019). Spark and Echo s'est classé 11ème sur le palmarès des albums de jazz de Billboard et 2ème sur le palmarès des albums de Jazz d'iTunes, et Deep a fait ses débuts en 21ème place sur le palmarès des albums de jazz du Billboard. Grâce en grande partie à la présence dynamique de Lettieri dans les médias sociaux, ces disques ont créé un buzz considérable parmi les fans de musique instrumentale du monde entier. Il interprète cette musique en direct avec le Mark Lettieri Trio, avec Wes Stephenson (Funky Knuckles) à la basse et Jason « JT » Thomas (Snarky Puppy, For) à la batterie.
En tant que guitariste de studio et accompagnateur de tournée, Lettieri a parcouru des kilomètres avec l'icône néo-soul Erykah Badu, le chanteur de gospel Anthony Evans et Philips Philips, gagnant de la saison 11 d'American Idol. Il s'est également produit avec une myriade d'autres artistes, dont Nelly, Anthony Evans, Chrisette Michele, Myron Butler, N'dambi, Bilal et même Dave Chappelle et Harry Shearer.
Parmi ses récents enregistrements figurent David Crosby, 50 cent, Snoop Dogg, Eminem, Adam Levine, Kirk Franklin, Fred Hammond, Tori Kelly, Ledisi, Tamela Mann, Eric Roberson, Lecrae, Lupe Fiasco, Keyshia Cole, Xzibit, ainsi que plusieurs jingles radio et télévision. Lettieri est également membre de SKP, un collectif de production dirigé par Symbolyc One (Kanye West, Beyonce), producteur lauréat du GRAMMY Award.
