Мария Александровна была старшей дочерью Александра Сергеевича — она родилась 19 мая 1832 года в Петербурге.
Она была единственным ребёнком, у кого остались воспоминания об отце — когда он умер, ей было четыре года, братья и сестра Наташа были совсем малышами. Мария получила домашнее образование и уже в 9 лет свободно говорила и читала по-немецки и по-французски.
Наталья, мать девушки, сильно переживала, что в детстве Маша была некрасивой, повзрослев, она превратилась в прекрасного лебедя.
После окончания института стала фрейлиной императрицы Марии Александровны, супруги Александра II.
Мария стала прототипом Анны Карениной, после знакомства с ней Лев Толстой взял за образец внешность Анны.
«Анна не была в лиловом… …На голове у неё, в черных волосах, своих без примеси, была маленькая гирлянда анютиных глазок и такая же на чёрной ленте пояса между белыми кружевами. Причёска её была незаметна. Заметны были только, украшая её, эти своевольные короткие колечки курчавых волос, всегда выбивающиеся на затылке и висках. На точёной крепкой шее была нитка жемчугу.
— Л. Н. Толстой «Анна Каренина»
В возрасте 28 лет вышла замуж за Леонида Николаевича Гартунга, генерал-майора, управляющего Императорскими конными заводами в Туле и Москве. Муж погиб в 1877 году. Его несправедливо обвинили в хищении, и на суде он застрелился, оставив записку: «Я … ничего не похитил и врагам моим прощаю». Гибель мужа стала ударом для Марии Александровны. В одном из писем родственникам она писала:
«Я была с самого начала процесса убеждена в невиновности в тех ужасах, в которых обвиняли моего мужа. Я прожила с ним 17 лет и знала все его недостатки; у него их было много, но он всегда был безупречной честности и с добрейшим сердцем. Умирая, он простил своих врагов, но я, я им не прощаю».
Мария Александровна принимала активное участие во всём, что было связано с её отцом и памятью о нём. Она присутствовала вместе с братьями и сестрой на открытии памятника Пушкину в Москве. Долгие годы она потом приходила к памятнику Пушкина на Тверской и часами сидела возле него. Поэт Николай Доризо посвятил ей строки:
«Во всей России знать лишь ей одной,
Ей,
одинокой
седенькой старухе,
Как были ласковы
и горячи порой
Вот эти пушкинские бронзовые руки».
В 1918 году первый нарком просвещения А.В. Луначарский ходатайствовал о назначении пенсии дочери Пушкина.
Обследовав условия жизни Марии Александровны «для определения степени её нуждаемости» и «учтя заслуги Пушкина перед русской литературой», Наркомсобес выделил ей персональную пенсию, которую она не успела получить. Мария Александровна умерла от голода в Москве 7 марта 1919 года.
Её скромный домик в Собачьем переулке снесли, когда строили Новый Арбат. Могила Гартунг-Пушкиной находится на кладбище Донского монастыря.