Porträtten förevigade grundaren av Kinas kommunistiska parti som en popkonstvara i stil med Warhols Marilyn Monroe och Campbellsoppa.
Baserat på ett foto i Maos lilla röda bok är porträttserien bland de mest kända bilderna från 1900-talet.
Auktionen av detta arbete förväntas hämta så mycket som $15m (12,1m).
Just detta Mao-porträtt såldes 2014 i London för 7,6 miljoner pund (9,4 miljoner dollar) och den nuvarande ägaren, som inte är identifierad, har nu satt upp det till försäljning med Sotheby's i Hong Kong, med auktionen som förväntas den 2 april.
Warhol började sin serie siden-screen porträtt av Mao 1972 när banden mellan då kalla kriget fiender Kina och USA började tina efter den historiska resan till Peking av USA: s president Richard Nixon.
Det fotografi som Warhol använde för porträttet var ett fotografi som prydde den så kallade Lilla röda bokens insida, själv en symbol för kinesisk kommunism och ett propagandaverk.
Man tror att mer än en miljard exemplar har publicerats, vilket gör boken till en av de mest utbredda genom tiderna.
Under Maos regeringstid blev det praktiskt taget obligatoriskt att äga och bära en kopia.
Warhols Mao-serie ledde till nästan 200 porträtt i liknande versioner och storlekar och följer konstnärens liknande tidigare verk på Marilyn Monroe och Elvis Presley på 1960-talet.
Att plocka Mao var ett avsteg från hans varumärke att höja en banal vara (som han gjorde med Campbell soppa) eller upplysande glamour (som han gjorde med Marilyn Monroe).
Ordförande Mao var en politisk ledare både djupt vördad och rädd och utan tvekan ett osannolikt subjekt för popkonströrelsens djärva färgkontrast.
Men det är fortfarande en känslig fråga i Kina än i dag. I en utställning 2013, den första omfattande undersökningen av Warhols konst i Kina, fanns Mao-porträtten ingenstans att se.
Debatten i kinesiska medier då var runt om huruvida bilderna visade respekt eller hån.
Ändå köper kinesiska investerare allt mer västerländsk konst. De tros utgöra en femtedel av världens köpare av konst.
Nedåttryck på yuan och kapsyler på kapitalutflöden ökar bara aptiten på att investera på den globala konstscenen.
Så Warhols porträtt av Kinas tidigare kommunistiske ledare kan ännu hitta sin väg till Kina genom de globala kapitalmarknadernas sätt att fungera.
Jag rapporterar från BBC:s Andreas Illmer.
En Andy Warhol målning av ordförande Mao ska auktioneras ut i Hong Kong - och det kan gå till en kinesisk budgivare för en "hemkomst" av olika slag.