Родилась Мария в северной столице – городе Санкт-Петербурге осенью 1977 года. Отец девочки, Игорь Николаевич, работал водителем тепловоза, мать, Татьяна Вальтеровна, – преподавателем физкультуры в железнодорожном техникуме. В раннем детстве Мария часто болела, и врачи посоветовали родителям отдать девочку спортивную школу на свежем воздухе.
Сначала Мария посещала группу здоровья на катке при заводе «Большевик», где тренером был Юрий Яковлев. На коньки девочка встала достаточно поздно для профессионального спорта – в семь лет. Мария стала посещать спортивную секцию по фигурному катанию под руководством Елены Тузовой.
Через несколько месяцев занятий юную фигуристку перевели из любительской группы в профессиональную команду, где готовили олимпийских чемпионов. Тренером девочки стала Нона Пирогова. Мария выделялась упорством, трудолюбием и целеустремлённостью.
В младших классах Мария Петрова посещала специализированный спортивный класс. Все детские годы девочка регулярно тренировалась и ездила на соревнования.
Обучение в старших классах общеобразовательной школы девушка совмещала с занятиями профессиональным фигурным катанием. Несмотря на большую нагрузку, Мария успевала хорошо учиться. С 12 лет фигуристка тренировалась у Николая и Людмилы Великовых.
Свою первую медаль Мария получила на чемпионате мира среди юниоров в 15 лет. На тот период девушка танцевала в паре с Антоном Сихарулидзе (с 13 лет). Через короткий период Мария поменяла партнёра, и около двух лет она каталась с Теймуразом Пулиным. На зимней универсиаде в Южной Корее пара заслужила второе место. Несмотря на этот факт, фигуристы катались достаточно слабо.
С июня 1998 года Мария начала выступать в паре с Алексеем Тихоновым. Фигуристы стали двукратными чемпионами Европы (1999, 2000), а также чемпионами мира (2000). Через четыре года совместных тренировок в 2002 году пара заработала золото на этапе гран-при в Германии. В период совместной работы Алексей и Мария получили семь золотых и пять серебряных медалей на разных авторитетных соревнованиях. Спортсмены на тот момент входили в пятёрку самых лучших в мире фигуристов. В 2007 году на чемпионате мира Алексей получил серьёзную травму, после чего пара объявила о завершении карьеры.
После окончания профессиональной карьеры фигуристы постоянно принимают участие в разных ледовых шоу и телепроектах. В 2006 году пара приняла участие в шоу «Звёзды на льду». В проекте фигуристка выступала в паре с саксофонистом Игорем Бутманом. В следующем, 2007 году, Мария участвовала в проекте «Ледниковый период», где танцевала в паре с актёром Михаилом Галустяном. Благодаря стараниям и актёрским способностям юмориста, пара дошла до финала шоу, но победителями не стали. Во втором сезоне «Ледникового периода» Мария участвовала в паре с боксёром Костей Цзю.
В этот период Мария и Алексей Тихонов создали зимнюю школу по фигурному катанию. После декретного отпуска в 2010 году Мария работала в развлекательном проекте «Лёд и пламень», где фигуристка каталась Ташем Саркисяном (шоуменом). В 2012 году Мария Петрова принимала участие в шоу «Ледниковый период. Кубок профессионалов», где соревновалась со своими коллегами – опытными профессиональными фигуристами.
В следующих сезонах «Ледникового периода» спортсменка каталась в паре с дрессировщиком Аскольдом Запашным, телеведущим Максимом Шарафутдиновым, актёром Валерием Николаевым. В 2017 году фигуристка приняла участие в шоу Ильи Авербуха «Ромео и Джульетта», где сыграла Лауру (девушку-виденье).
Фигуристка постоянно принимала участие в различных сказочных представлениях на льду для детей и взрослых. Среди проектов, в которых Мария участвовала как актриса балета на льду, можно назвать «Одноклассники», «Чудеса в новогоднюю ночь», «Малыш и Карлсон на льду», «Болеро», «Кармен» и другие. Мария имеет опыт работы в качестве киноактрисы. Фигуристка снялась в популярном сериале «Смерч-3».
В октябре 2020 года Марию снова можно увидеть в популярном ледовом проекте «Ледниковый период». На этот раз партнёром фигуристки стал известный футболист Дмитрий Сычёв. Их соперниками стали Ольга Бузова, Влад Топалов, Ирина Пегова, Регина Тодоренко и многие другие.
Мария находится в гражданском браке со своим коллегой и партнёром Алексеем Тихоновым. Первое время фигуристы, катаясь вместе, были просто друзьями. Потом стали жить в гражданском браке. В 2010 году в их семье родилась дочь Полина. Супруги регулярно работают в общих проектах. Дочь фигуристов пошла по стопам родителей и уже шестой год активно занимается фигурным катанием.
Детские тренировки начинаются всегда в шесть утра. Из-за этого Полине и её родителям приходится вставать в пять часов утра. Выступления девочки на льду можно увидеть в социальной сети Инстаграм Марии. Фигуристка признаётся, что Полина катается значительно лучше, чем они в её возрасте.
Кроме этого девочка дополнительно ходит на индивидуальные занятия по английскому языку, а также посещает уроки живописи. Несколько лет Полина посещала танцевальную студию и выступала на конкурсах. Также девочка периодически ездит верхом. Фигуристы имеют собственную дачу