Мария Сергеевна Петровых родилась 26 (по старому стилю 13) марта 1908 г. в Норском посаде города Ярославля. Была младшей из пятерых детей в крепкой и дружной семье, отец – инженер-технолог прядильной фабрики.
Первые стихи девочка написала в 6 лет, в 8 начала выпускать семейный журнальчик «Весенняя звёздочка». В 15 лет она стала ходить на собрания Союза поэтов, и ещё школьницей была принята в его Ярославское отделение.
На собраниях Союза поэтов юная Мария Петровых встретилась со студентом-агрономом Петром Грандицким, за которого в 1927 г., уже в Москве, она выходит замуж. Брак этот был недолгим, однако они остались друзьями, и впоследствии Петр Грандицкий во многом помогал Петровых и ее дочери.
В 1925 г. Петровых поступила в Москве на Высшие литературные курсы; ее однокурсниками были Арсений Тарковский, Юлия Нейман, Даниил Андреев, Юрий Домбровский. После того как курсы были закрыты, Мария в 1930 г. экстерном закончила литературный факультет МГУ. Работала литературным сотрудником в редакции газеты «Гудок» и в «Сельхозгизе». В это время она знакомится с Анной Ахматовой и Осипом Мандельштамом. Мандельштам, влюбленный в Марию, посвящает ей стихотворение «Мастерица виноватых взоров…», которое сегодня считается одним из шедевров лирики ХХ века.
В 1934 г. Петровых начинает заниматься переводами; формально эта работа и стала на всю жизнь ее основной профессией. В 1941 г. выходит первая книга ее переводов – стихи туркменского поэта XIX в. Молла Непеса.
В 1936 г. Мария Петровых вышла замуж за Виталия Головачева, библиографа и музыковеда, с которым была знакома до этого более десяти лет. В 1937 г. родилась их дочь Арина. Через несколько месяцев после ее рождения Головачев был арестован, осужден на 5 лет лагерей и сослан в Медвежьегорск. В 1942 г. он умер в лагере.
Летом 1941 г. Петровых с четырехлетней дочерью вместе с группой писателей эвакуировалась в Татарстан, в город Чистополь. Борис Пастернак организовал здесь вечер стихов Петровых, которые поразили слушателей. Она вступает в Союз писателей. Однако несмотря на то, что за издание поэтического сборника Петровых ратуют и Пастернак, и Асеев, ее рукопись, сданная в 1943 г. в издательство «Советский писатель», получает отрицательные рецензии. Критики считают, что такая поэзия «несозвучна эпохе», нужна только очень узким категориям читателей.
В ее переводах публиковалась еврейская, болгарская, литовская, польская поэзия, чешская, сербская, хорватская, словенская. Но наиболее значительным трудом Петровых-переводчицы стали переводы армянской поэзии.
В 1959–1964 гг. Петровых, вместе с Давидом Самойловым и Верой Звягинцевой, руководила семинаром молодых переводчиков.
Единственная прижизненная авторская книга Петровых – «Дальнее дерево» – вышла в 1968 г. в Ереване. В 1970 г. поэтессе было присвоено звание заслуженного деятеля культуры Армении, а в 1979 г. ей присуждается премия Союза писателей Армении.
Умерла Мария Петровых в 1979 г. в Москве; похоронена она на Введенском кладбище.
