作为出羽国（山形县）山形城主最上义守的长子出生。最上氏是从足利氏一族斯波氏分出的名门。他的妹妹义姬后来嫁给伊达辉宗，成为伊达政宗的母亲，最上家与伊达家由此结下深厚的渊源。
据说这一时期父亲义守把家督让给了他（时间有多种说法）。但最上家周围有天童氏、寒河江氏等许多虽属同族却拥有独立势力的领主，家主的力量薄弱。义光首先必须统合家族内部。
他与父亲义守对立并爆发争斗（天正最上之乱）。父亲一方得到女婿伊达辉宗的支持，但义光坚持了下来，后来双方和解，他确立了对最上家的主导权。这场争斗也是他与外甥伊达政宗之间复杂关系的开端。
他攻灭天童氏，又使寒河江氏等归顺，基本统一了以山形盆地为中心的村山地区。义光不仅靠作战，还大量运用拉拢对手的计谋，据传有时也采取严厉的手段。就这样，他成长为出羽的有力大名。
他为争夺日本海一侧的庄内地区与上杉方的本庄繁长等人作战，但在十五里原之战中战败，失去了庄内。庄内是富饶之地，义光长期希望夺回这里，这一愿望在关原之战后得以实现。
丰臣秀吉进行小田原征伐时，他前往秀吉处表示归顺，领地得到承认。从这一时期起，他也与德川家康亲密交往，让儿子家亲侍奉家康。他通过与中央的强大势力结盟，谋求最上家的生存。
女儿驹姬刚进京准备嫁给关白丰臣秀次，就被卷入秀次获罪被迫切腹的事件，与秀次的妻妾子女一同被夺去了生命。不久义光的妻子也去世了，据传义光在深深的悲痛中改变了对丰臣家的态度。
关原之战时，义光站在德川一方，与会津上杉景胜的军队作战。直江兼续率领的上杉大军猛攻长谷堂城，但城池坚守住了，关原西军战败的消息传来后，上杉军撤退。这场战斗也被称为“北方的关原”。
因战功，他获得了梦寐以求的庄内等地，成为约五十七万石的大大名。义光大规模扩建山形城，整顿城下町，据传还致力于最上川的航运和水渠建设。今天山形市的城市基础就是在这一时期奠定的。
义光虽是武将，却终生深爱连歌，留有他与京都连歌师里村绍巴等人交往、参加众多连歌会的记录。在战事频繁的一生中，他也有着亲近和歌与连歌的文化人一面。
他在山形城病逝。晚年家中因继承人问题动荡不安，又经历了失去长子义康等悲痛。义光死后家中的纷争仍未平息，1622年最上家被幕府没收了领地，但他建设山形城市的功绩至今仍被传颂。
竹中重治（半兵卫）浅井长政黑田孝高（官兵卫）武田胜赖阿市真田昌幸浅野长政佐竹义重
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