مهدی فخیم‌زاده فعالیت‌های هنری خود را با تئاتر در سال ۱۳۴۹ و فعالیت سینمایی خود را با بازی در فیلم «تپلی» ساخته رضا میرلوحی آغاز کرد. او لیسانس زبان و ادبیات فرانسه از دانشگاه تهران دارد و فارغ‌التحصیل از دانشکده هنرهای دراماتیک تهران است و همچنین در رشته ورزشی کاراته دارای دان ۵ است.
دیپلم افتخار بهترین فیلمنامه برای فیلم «شتاب‌زده» در دهمین جشنواره فیلم فجر (۱۳۷۰)، تقدیر برای نوشتن فیلمنامه برای فیلم «همسر» در دوازدهمین جشنواره فیلم فجر (۱۳۷۲)، تقدیر به عنوان بهترین بازیگر نقش مکمل مرد برای بازی در فیلم «تاواریش» در دوازدهمین جشنواره فیلم فجر (۱۳۷۲) و انتخاب فیلم «همسر» به عنوان چهارمین فیلم سال در نهمین دوره منتخب نویسندگان و منتقدان در سال ۱۳۷۳ از جمله افتخارات اوست.
فخیم‌زاده در آثار متعددی به عنوان بازیگر، کارگردان، تهیه‌کننده، فیلمنامه‌نویس و طراح صحنه و لباس حضور داشته که از برجسته‌ترین آنها می‌توان به فیلم‌های «تشریفات»، «مسافران مهتاب»، «تاواریش»، «همسفر»، «همسر»، «همنفس»، «ازدواج به سبک ایرانی»، «آذر، شهدخت، پرویز و دیگران» و سریال‌هایی همچون « تنهاترین سردار»، «ولایت عشق»، «خواب و بیدار»، «همنفس»، «حس سوم»، «بی صدا فریاد کن»، «ساختمان ۸۵»، «مختارنامه »، «تکیه بر باد»، «فوق سری»، «دندون طلا» (شبکه نمایش خانگی) و «علی‌البدل» اشاره کرد.
