出羽国（山形県）の山形城主・最上義守の長男として生まれた。最上氏は足利氏の一族の斯波氏から分かれた名門だった。妹の義姫はのちに伊達輝宗に嫁いで伊達政宗の母となり、最上家と伊達家は深い縁でつながることになる。
このころ父の義守から家督を譲られたとされる（時期は諸説あり）。しかし最上家のまわりには、天童氏や寒河江氏など、一族でありながら独立した力をもつ領主が多く、当主の力は弱かった。義光はまず家の中をまとめる必要があった。
父の義守と対立して争いとなった（天正最上の乱）。父の側には娘婿の伊達輝宗が味方したが、義光は持ちこたえ、やがて和解して最上家の主導権を確かなものにした。この争いはおじと甥にあたる伊達政宗との複雑な関係の始まりでもあった。
天童氏を攻めてほろぼし、寒河江氏などもしたがえて、山形盆地を中心とする村山地方をほぼまとめた。義光は戦だけでなく、相手を味方に引き入れる調略も多く用い、ときに厳しい手段もとったと伝わる。こうして出羽の有力大名へと成長した。
日本海側の庄内地方をめぐって、上杉方の本庄繁長らと戦ったが、十五里ヶ原の戦いで敗れ、庄内を失った。庄内は豊かな土地で、義光はこの地を取り戻すことを長く願い続け、その思いは関ヶ原の戦いのあとにかなうことになる。
豊臣秀吉の小田原攻めのときに秀吉のもとへ出向いて従い、領地を認められた。このころから徳川家康とも親しく交わるようになり、子の家親を家康のもとに仕えさせた。中央の大きな力と結ぶことで、最上家の生き残りをはかった。
娘の駒姫が、関白豊臣秀次のもとへ嫁ぐために京へ上ったばかりのところ、秀次が罪を問われて切腹させられた事件に巻きこまれ、秀次の妻子とともに命を奪われた。まもなく義光の妻も亡くなり、義光は深い悲しみの中で豊臣家への思いを変えたと伝わる。
関ヶ原の戦いのとき、義光は徳川方につき、会津の上杉景勝の軍と戦った。直江兼続が率いる上杉の大軍が長谷堂城を激しく攻めたが、城は持ちこたえ、関ヶ原での西軍敗北が伝わると上杉軍は引き上げた。この戦いは「北の関ヶ原」とも呼ばれる。
戦いの功績により、念願の庄内などを加えられ、約57万石の大大名となった。義光は山形城を大きく広げて城下町を整え、最上川の舟運や用水路づくりにも力を入れたと伝わる。今の山形市の町のもとは、このころにつくられた。
義光は武将でありながら生涯を通じて連歌を深く好み、京の連歌師・里村紹巴らとも交わって、多くの連歌の会に加わった記録が残る。戦の多い生涯の中で、和歌や連歌に親しむ教養人の一面も持っていた。
山形城で病のため亡くなった。晩年は跡継ぎをめぐって家の中が揺れ、長男の義康を失うなどの悲しみも重なった。義光の死後も家中の争いは収まらず、1622年に最上家は幕府から領地を取り上げられたが、山形の町づくりの功績は今も語りつがれている。
竹中重治（半兵衛）浅井長政黒田孝高（官兵衛）武田勝頼お市の方真田昌幸浅野長政佐竹義重
教科書や伝記で確かめられる事実をもとにしています。不確かなことは「諸説あり」「と伝わる」としています。