Mary-Louise Parker wurde am 2. August 1964 in Fort Jackson (South Carolina, USA) als jüngste Tochter geboren. Schon im Teenager Alter zeigte sie Potential und mache ihren Abschluss an der Kunstschule von North Carolina. In den späten 80ern arbeitete sie am Broadway und hatte ihren Einstieg 1990 in "Prelude to a Kiss". Für diese Rolle wurde ihr direkt der Theatre World Award verliehen, ebenso wie der Clarence Derwent Award. Außerdem bekam sie eine Tony Nominierung.

Sehr bald danach kam sie zum Film und Fernsehen, mit "Freundschaft fürs Leben" (1990), "Grüne Tomaten" (1991), "Grand Canyon - Im Herzen der Stadt" (1991), "Naked in New York" (1993), "Bulets over Broadway" (1994), "Kaffee, Milch und Zucker" (1995), "Black Devil" (1999).

Trotz ihres Filmerfolgs blieb sie bei ihrer Devise, lieber einige gute Rollen
als viele Schlechte und hielt auch zu der Zeit noch am Theater fest. Viele Preise bekam sie unter anderem für ihre Rollen in "How I learned to drive" (1996) und "Proof" (2000). Für letzteren bekam sie quasi jeden Award den man für diesen Bereich der Schauspielerei bekommen kann, endlich auch den berühmten Tony.

Sie war zwar nie verheiratet, lebte aber von 1996 bis 2003 mit Schauspieler Billy Crudup zusammen.

Ihr ersten Serienauftritte hatte sie bei "The West Wing", wo sie von 2001 bis 2006 in 23 Folgen als Amy Gardner mitspielte. 2005 folgte dann die Hauptrolle in Weeds, wo 2007 die 3. Staffel gedreht und im Sommer ausgestrahlt wird.