Maria Kirilenková se narodila 25. ledna 1987 v Moskvě a profesionálkou se stala v roce 2001, kdy hrála turnaje ITF. V roce 2002 se Kirilenková stala jednou z nejmladších vítězek Canadian a US Open v juniorské kategorii. Turnaje WTA začala hrát o rok později. V roce 2005 se dostala do Top 30, v roce 2010 Top 20 a v červnu roku 2013 dokonce uzavírala první desítku. Patří mezi nejkrásnější tenistky na okruhu.
Maria Kirilenková je pravačka a specialistka na čtyřhru. Dvojici tvoří s krajankou Naděždou Petrovovou. Spolu dosáhli na bronz z olympijských her v Londýně a dvakrát hráli finále grandslamu. Jejím nejlepším umístěním v deblovém žebříčku je 5. místo, kterého dosáhla 24. října 2011.
Maria Kirilenková v singlu vždy patřila vedle Marie Šarapovové a Jeleny Dementěvové k nejlepším ruským tenistkám. Na každém grandslamu Open éry se dokázala dostat do čtvrtfinále, kromě Wimbledonu. Dne 10. června 2013 dosáhla svého nejlepšího umístění v singlovém žebříčku, a to 10. příčky. Za svou kariéru vydělala přes 6,5 milionu dolarů.
Maria Kirilenková je populární i mimo tenisový svět. V roce 2006 se stala tváří značky Adidas a v roce 2009 nafotila snímky s kolegyněmi Taťánou Golovinovou a Danielou Hantuchovou pro Sport Illustrated jen v miniaturních plavkách.
Maria Kirilenková se v současné době nachází v žebříčku poměrně nízko. Kvůli zranění kolene musela vynechat mnoho turnajů a po úspěšné rekonvalescenci se pokouší o comeback. Od roku 2011 chodila s ruským hokejistou Alexandrem Ovečkinem. V prosinci 2012 dvojice oznámila, že jsou zasnoubení, ale svatbu nakonec zrušili a v létě 2014 se rozešli.