В декабре 1910 года Ульянова переехала в Саратов, где в съёмной квартире в доме №7 на Панкратьевской улице (ныне Мичурина 66) уже жили её мать Мария Александровна и сестра Анна с мужем Марком Елизаровым, которым было доверено восстанавливать вместе с Марией разгромленную саратовскую большевистскую организацию.
Мария Ульянова, несмотря на слежку полиции, быстро наладила связь с членом ЦК О. В. Пилацкой, работала в "Приволжской газете", участвовала в организации кружков при заводах и железнодорожных мастерских, в которых весной и летом 1911 года руководила забастовками. В ночь с 7 на 8 мая 1912 года в квартире на Угодниковской улице (ныне Этнографический музей), где Ульяновы и Елизаров жили с весны 1911 года, был проведён обыск, в результате которого Мария Ильинична была арестована. До ноября её держали в тюрьме, после чего выслали в Вологодскую губернию на два года. С 1915 года Ульянова работала в Московской организации РСДРП, вела переписку с Заграничным бюро ЦК. После Февральской революции 1917 года вошла в бюро ЦК РСДРП(б), до 1929 года являлась членом редколлегии и ответственным секретарём "Правды", была одним из организаторов рабселькоровского движения. Ульянова была делегатом XIII–XVII съездов партии, с 1924 года являлась редактором журнала "Рабоче-крестьянский корреспондент", с 1929-го работала в институте В. И. Ленина, подготовила к публикации письма Ленина к родным, сборники материалов о заграничных рефератах Ленина, написала воспоминания о брате. С 1932 года на партийной работе, в 1935 году избрана членом ЦИК СССР. Умерла Мария Ильинична Ульянова 12 июня 1937 года в Москве, похоронена на Красной площади у Кремлёвской