Er absolvierte 1985–88 ein Bachelorstudium in Erziehungswissenschaften mit den Hauptfächern Chemie und Mathematik in Daressalam, 1994 folgte der Masterabschluss in Chemie und 2009 die Promotion. 1989–95 arbeitete Magufuli, der sich 1977 der damaligen Einheitspartei Chama Cha Mapinduzi (CCM) angeschlossen hatte, als Chemiker in der Industrie.