Η Μαίρη Χρονοπούλου γεννήθηκε στην Αθήνα στις 16 Ιουλίου 1933. Τις δεκαετίες του 1960 και 1970 διακρίθηκε ως μία από τις πιο δημοφιλείς και σημαντικές Ελληνίδες ηθοποιούς, η οποία έγινε μεγάλη σταρ τη χρυσή εποχή του κινηματογράφου.
Η ηθοποιός μεγάλωσε στην Αθήνα και αποφοίτησε από τη σχολή του Εθνικού Θεάτρου, στο οποίο εμφανίστηκε στις ομάδες του χορού, σε αρχαία δράματα. Το 1957 άρχισε να συνεργάζεται με το ελεύθερο θέατρο, κάνοντας εμφανίσεις στο Ακροπόλ στα έργα των Αλέκου Σακελλάριου-Χρήστου Γιαννακόπουλου «Η Κυρία» και «Ρομάντζο μιας Καμαριέρας».
Στον κινηματογράφο πρωτοεμφανίστηκε σαν κομπάρσος στο Χαρούμενο Ξεκίνημα του Ντίνου Δημόπουλου, παραγωγής Φίνος Φιλμ το 1954, όταν ήταν ακόμη φοιτήτρια. Το 1958 πήρε ένα μικρό ρόλο στο Τελευταίο Ψέμα του Μιχάλη Κακογιάννη, πάλι στη Φίνος Φιλμ. Από το 1963 και μετά πρωταγωνίστησε σε πλειάδα δραματικών ταινιών της Φίνος Φιλμ, και όχι μόνο, σε ρόλους ντάμας και μοιραίας γυναίκας, δίπλα σε όλους τους άντρες πρωταγωνιστές της εποχής, όπως οι Νίκος Κούρκουλος, Φαίδων Γεωργίτσης, Δημήτρης Παπαμιχαήλ, Γιώργος Φούντας και Αλέκος Αλεξανδράκης.
Έχουν ξεχωρίσει οι ερμηνείες της στην ταινία Τα κόκκινα φανάρια (1963) του Βασίλη Γεωργιάδη, υποψήφια για το Όσκαρ Ξενόγλωσσης Ταινίας στην 36η απονομή των βραβείων το 1964 σε παραγωγή της Δαμασκηνός – Μιχαηλίδης, Χωρίς Ταυτότητα, (1963, Φίνος Φιλμ), Το χώμα Βάφτηκε Κόκκινο, δραματική ταινία του 1966 σε σκηνοθεσία του Βασίλη Γεωργιάδη και σενάριο Νίκου Φώσκολου, υποψήφια για το Όσκαρ ξενόγλωσσης ταινίας στην 38η απονομή των βραβείων το 1966, Πολύ Αργά για Δάκρυα του Γιάννη Δαλιανίδη (1968, Φίνος Φιλμ), Όταν η Πόλις Πεθαίνει σε σενάριο Νίκου Φώσκολου και σκηνοθεσία Γιάννη Δαλιανίδη (1969, Φίνος Φιλμ), Οι Αδίστακτοι του Ντίνου Κατσουρίδη (1965, Σάβας Φιλμ), Κοινωνία Ώρα Μηδέν του Ντίνου Δημόπουλου (1966, Φίνος Φιλμ), Η Λεωφόρος του Μίσους (1968, Φίνος Φιλμ) και Ορατότης Μηδέν του Νίκου Φώσκολου (1970, Φίνος Φιλμ).
Ανάμεσα σε αυτές τις κοινωνικές και δραματικές ταινίες εμφανίστηκε σε τρία μιούζικαλ του Γιάννη Δαλιανίδη, παραγωγής Φίνος Φιλμ, στα οποία θα κάνει θραύση: Οι Θαλασσιές Οι Χάντρες, Μια Κυρία στα Μπουζούκια και Γοργόνες και Μάγκες. Ιδιαίτερα στο Μια κυρία στα Μπουζούκια σαγήνευσε το κοινό με το ακαταμάχητο στυλ και ταμπεραμέντο της τόσο υποκριτικά όσο και ερμηνεύοντας δύο από τις μυθικές επιτυχίες των τραγουδιών του ελληνικού κινηματογράφου, το «Είμαι Γυναίκα του Γλεντιού» και το «Του αγοριού απέναντι».
Την περίοδο 1967-68 υπήρξε η καλύτερη πρωταγωνίστρια του κινηματογράφου και κέρδισε το βραβείο της ενώσεως κριτικών.
Στη θεατρική της καριέρα, συνεργάστηκε με όλους τους μεγάλους θιάσους της Αθήνας και έπαιξε με την ίδια ερμηνευτική ικανότητα σε όλα τα είδη θεάτρου. Το 1972 συγκρότησε τον δικό της θίασο με τον οποίο ανέβασε τα έργα: «Τι ώρα θα γυρίσεις, Πηνελόπη» του Σόμερσετ Μομ και «Ένα καυτό κορίτσι» του Ιάκωβου Καμπανέλη.
Έχει στο ενεργητικό της σημαντικές ερμηνείες και στον νέο ελληνικό κινηματογράφο, όπως στις εξαίρετες ταινίες του Θόδωρου Αγγελόπουλου Οι Κυνηγοί και Ταξίδι στα Κύθηρα, ενώ κέρδισε βραβείο Α’ γυναικείου ρόλου στο Φεστιβάλ Θεσσαλονίκης με την ταινία Τα Παιδιά της Χελιδόνας του Κώστα Βρεττάκου, το 1987.
Τον Αύγουστο του 1975 παντρεύτηκε τον πρώην δήμαρχο Σπάτων και πρώην βουλευτή, Δήμο Μπότσαρη ωστόσο χώρισαν μετά από λίγο καιρό. Επίσης, υπήρξε αρραβωνιασμένη για τρία χρόνια με τον ηθοποιό Ανδρέα Μπάρκουλη.
Η Μαίρη Χρονοπούλου έχει βαφτίσει τον γιο του Νίκου Κούρκουλου, Άλκη Κούρκουλο.
Τον Αύγουστο του 1999 υπέστη ένα σοβαρό ατύχημα με το αυτοκίνητό της, που την έχει αναγκάσει να βρίσκεται μακριά από τα φώτα της δημοσιότητας, όπως είχε πει η ίδια σε συνεντεύξή της για την υγεία της: «Έξι φορές πήγα να φύγω από τη ζωή. Μετά το τροχαίο σταμάτησα το θέατρο, έκανα μία αποτυχημένη εγχείρηση στη σπονδυλική στήλη. Μετά το ατύχημα με πήγαν στο νοσοκομείο με ανακοπή. Εννέα μήνες με κράταγαν σε μηχανήματα. Μετά κάηκα. Και πέρσι ήμουν σε σοβαρό κώμα. Δεν το πιστεύω πως συνήλθα. Πήγα πολλές φορές στο θάνατο και γύρισα. Ένας φίλος μου μου είπε ότι ο δημιουργός με άφησε να ζήσω για κάποιο λόγο. Δεν ξέρω ποιος είναι ακόμα το ψάχνω».
Βραβείο συνολικής προσφοράς
Στις 16 Ιουνίου 2021 η Μαίρη Χρονοπούλου τιμήθηκε με το Βραβείο Συνολικής Προσφοράς στην Τελετή Απονομής των Βραβείων ΙΡΙΣ από την Ελληνική Ακαδημία Κινηματογράφου. Το βραβείο παρέδωσε ο πρόεδρος του Σωματείου Ελλήνων Ηθοποιών, Σπύρος Μπιμπίλας, μαζί με τον πρόεδρο της Ακαδημίας, Γιώργο Τσεμπερόπουλο, στην ηθοποιό που με την «ρώμη της παρουσίας της σφράγισε μια σειρά κινηματογραφικών ειδών», όπως ανέφερε χαρακτηριστικά.
Η τελευταία της εμφάνιση στην οθόνη, ήταν στο guest μερικών λεπτών που έκανε στον τρίτο κύκλος της σειράς Έτερος Εγώ: Νέμεσις του Σωτήρη Τσαφούλια.