Mary-Louise Parker s-a născut pe 2 august 1964, în Fort Jackson, Statele Unite ale Americii. Tatăl său era judecător în Armata Americană, fapt pentru care familia era nevoită să se mute destul de des. Astfel, Mary a copilărit și crescut în Tennesee, Texas, Tailanda, Germania și Franța. A făcut facultatea de actorie în Carolina de Nord, iar apoi s-a mutat la New York unde și-a găsit un job de măsurătoare de picioare la o fabrică de pantofi.
În 1990 a debutat pe Broadway. Din momentul respectiv, Mary-Louise Parker a devenit una dintre actrițele preferate ale publicului american, dar mai ales una dintre preferatele criticilor. Printre filmele ei cele mai cunoscute se numără "The West Wing", "Weeds" și "Angels in America". A fost iubita lui Timothy Hutton, Billy Crudup și Jeffrey Dean Morgan.