Η Μαίρη Χρονοπούλου γεννήθηκε στην Αθήνα στις 16 Ιουλίου του 1933 και  σπούδασε  στη Δραματική Σχολή του Εθνικού Θεάτρου.

Τα πρώτα χρόνια της καριέρας της στο θέατρο συνεργάστηκε με το Εθνικό Θέατρο και εμφανίστηκε ως μέλος του χορού σε παραστάσεις αρχαίου δράματος. Το 1957 έφυγε από το Εθνικό και ξεκίνησε τη συνεργασία της με το ελεύθερο θέατρο. Η πρώτη της εμφάνιση έγινε στο «Ακροπόλ» με τα έργα των Σακελλάριου-Γιαννακόπουλου «Η Κυρία» και το «Ρομάντζο μιας καμαριέρας».

Στο σινεμά ξεκίνησε το 1954 με την ταινία «Χαρούμενο Ξεκίνημα» του Ντ. Δημόπουλου και συνέχισε με τη συμμετοχή της στο «Τελευταίο ψέμα (1958)». Οι πρώτες της επιτυχίες όμως ήρθαν μετά το 1963, με τις ταινίες «Τα Κόκκινα Φανάρια (1963)», «Το Χώμα Βάφτηκε Κόκκινο (1965)», «Οι Αδίστακτοι (1965)», και «Ο Φόβος (1966)». 

Στο ευρύ κοινό έγινε γνωστή με τα επιτυχημένα μιούζικαλ του Γ. Δαλιανίδη «Οι Θαλασσιές οι Χάντρες (1967)», «Μια Κυρία στα μπουζούκια (1968)», και «Γοργόνες και Μάγκες (1968)».

Στα σαράντα χρόνια της θεατρικής καριέρας συνεργάστηκε με τους μεγαλύτερους θιάσους της Αθήνας παίζοντας όλα τα είδη του θεάτρου. Το 1972 και για δύο σεζόν συγκρότησε δικό της θίασο ανεβάζοντας τα έργα « Τι Ώρα θα Γυρίσεις Πηνελόπη» του Μομ και «Ένα Κουτό Κορίτσι» του Ιάκ.Καμπανέλλη.

Στον κινηματογράφο εμφανίστηκε σε σημαντικές ταινίες του ΝΕΚ, όπως «Οι Κυνηγοί (1977)» και το  «Ταξίδι στα Κύθηρα (1984)» κ.ά. Με την ταινία «Τα Παιδία της Χελιδόνας» του Κ. Βρεττάκου κέρδισε το βραβείο  Α΄ γυναικείου ρόλου στο ΦΕΚΘ του 1987.

Έλαβε μέρος συνολικά  σε 38 ελληνικές ταινίες. Μεταξύ αυτών και οι ταινίες «Ανήσυχα νιάτα(1963)», «Το κορίτσι της Κυριακής(1964)», «Τα παλιόπαιδα(1964)», «Δάκρυα για την Ηλέκτρα (1966)», «Ορατότης μηδέν (1969)», «Ιπποκράτης και Δημοκρατία(1972)», Γυναικοκρατία(1973),  «Το προσκλητήριο της μάνας(1979)», κ.α.. Επίσης έλαβε μέρος στις συμπαραγωγές «Γυμνή Ταξιαρχία (1965)» και «Ο Στόχος των Εκτελεστών (1980)».