Bác sĩ Mai Duy Tôn nhận học vị Tiến sĩ y khoa năm 2013, nhận học hàm Phó Giáo sư năm 2016 (và là Phó Giáo sư trẻ nhất trong ngành y tại thời điểm đó). Anh là bác sĩ Việt Nam đầu tiên nhận học vị Thạc sĩ đột quỵ não của Hội đột quỵ châu Âu và Hội đột quỵ thế giới năm 2018.

Hiện bác sĩ Mai Duy Tôn là Phó trưởng khoa Khoa cấp cứu A9, Bệnh viện Bạch Mai.