Maria Goeppert 1906. június 28-án született az akkori német Kattowitzben. Családjával 4 éves korában költözöttGöttingenbe, ahol édesapja azottani egyetem gyermekorvostan professzora lett.A család egyetlen gyermekeként, intelligens családi és szakmai környezetben nőtt fel és végezte el az egyetemet, ahol főleg matematikát hallgatott. Doktori disszertációját 24 éves korábanMax Born irányításával írta és védte meg elméleti fizikából. Ebben az akkor még kísérletileg nem megfigyeltkétfotonos abszorpció folyamatát írta le. Még ugyanebben az évben feleségül mentJoseph Edward Mayer(wd) (1904–1983) amerikai fizikai kémikushoz, aki Max Born ésJames Franck mellett gyakornokoskodott. Férjhezmenetele után Amerikába költöztek. A párnak egy lánya és egy fia volt. 1933-ban amerikai állampolgár lett.
Ingyenesen tanított – a nagy gazdasági világválság idején senki sem akart fizetni egy professzor feleségének, az amerikai egyetemeken pedignepotizmus szabályai voltak, amelyek megakadályozták, hogy mindkét házastárs munkát kapjon – aJohns Hopkins Egyetemen (1930-1939), önkéntes társként, és aColumbia Egyetemen (1940–1946), ahová férje 1939-ben költözött.A Columbia Egyetem kémiai tanszékének oktatója, 1942 és 1945 között a New York-i Sarah Lawrence College oktatója is volt. 1946-ban férjével aChicagói Egyetemre ment, ahol azEnrico Fermi-Intézet(wd)volunteer professor volt (csak 1959-ben nevezték ki professzornak). Maria mindenhova követte, miközbenKarl Herzfeld is támogatta, ésEnrico Fermi,Harold C. Urey, majdTeller Ede mellett tevékeny részt vállalt aManhattan-projektben is. 1960-ban nevezték ki a San Diegó-i egyetem professzorának.
1935-ben közzétett publikációjában az akkor még kísérletileg nem megfigyeltkettős béta-bomlás folyamatának matematikai modelljét írta le.
Maria Goeppert-Mayer a második nőMarie Curie után, aki fizikai Nobel-díjat kapott. 2018-banDonna Strickland lett a harmadik női díjazott a nagyon rövid és intenzív lézerimpulzusok létrehozására alkalmas módszer kifejlesztéséért .
