Urodziła się w Rocky Mount w Karolinie Północnej jako najmłodsza córka Betty Lou (z domu Knight) i Jamesa Ronalda Winsteada. Ma trzy siostry i brata. Dorastała wsuburbiiSalt Lake City – Sandy – w stanieUtah. Jest daleką kuzynkąAvy Gardner. Jeszcze będąc dzieckiem, uczyła się wnowojorskiej szkole baletowej Joffrey Ballet School, a w wieku lat jedenastu rozpoczęła lekcje aktorstwa, do czego skłonił ją występ w szkolnej inscenizacjiszekspirowskiego klasykaRomeo i Julia, w której zagrała Julię.
Zadebiutowała gościnnym występem w serialu telewizyjnymDotyk anioła (Touched by an Angel), a pod sam konieclat dziewięćdziesiątych pracowała już regularnie, dlatego też przeniosła się doLos Angeles. Przez większość szkoły średniej miała prywatnego nauczyciela. W 1999 roku zaliczyła debiutancki występ w filmie pełnometrażowym, którym był niezależny projektThe Long Road Home. Wkrótce potem Mary Elizabeth pojawiła się naBroadwayu, gdzie wystąpiła w sztuceJoseph and the Amazing Technicolor Dreamcoat. Swoje umiejętności prezentowała następnie w filmach telewizyjnych, między innymi w filmie produkcjiMTVWyspa zła, w którym wystąpiła u bokuCarmen Electry.
Od przełomowego dla aktorki 2005 roku, oglądać ją możemy w produkcjach hollywoodzkich, dziś już o statusie filmów kultowych:Oszukać przeznaczenie 3 (2006), w którym wystąpiła w głównej roli,Krwawych świętach (2006),Szklanej pułapce 4.0 (2007),Grindhouse Vol. 1: Death Proof (2007) czyJust Dance – Tylko taniec! (2008). Za rolę w filmieBobby z 2006 roku, wspólnie z innymi członkami obsady, odebrała nagrodę Hollywood Film Award, oraz w 2007 roku zdobyła nominację dla członka najlepszej ekipy aktorskiej podczas Screen Actors Guild Awards. Występ w komediodramacieWyjść na prostą (2012) przyniósł jej bardzo dobre recenzje krytyków oraz nominację do nagrodyIndependent Spirit.
Była określana jako „królowa krzyku” (ang.Scream Queen), ponieważ podobnie jak inna hollywoodzka aktorka,Jamie Lee Curtis, grała w filmowych horrorach:The Ring 2,Wyspie zła,Oszukać przeznaczenie 3,Krwawych świętach,Grindhouse: Death Proof,Coś. Role w tych filmach napędziły jej karierę.
MagazynMaxim umieścił ją na dziesiątej pozycji listy "Najgorętszych kobiet filmowego horroru". Jest zdobywczynią dwóch (2000, 2001) nominacji do nagrodyYoung Artist Award (obie za występ w serialu telewizyjnymPassions).