В 1965 году Стерникова окончила Школу-студию МХАТ — и началась ее карьера в кино. Эффектная девушка сыграла главные роли в киноповестях «Мимо окон идут поезда» и «Нежность», через десять лет поступила на службу в Малый театр.
Одна из ярких ролей Марии Стерниковой позднего периода — медсестра Шурочка в культовой «Гостье из будущего». У Стерниковой есть дочь Екатерина Стычкина и сын Александр Носик от актера Валерия Носика, тоже ставший артистом.
На экранах Стерникова сейчас появляется нечасто. Так, в 2015 году она участвовала в записи телепередачи «Виктор Косых. Не бейте его, это артист».
После здоровье 77-летней звезды экрана пошатнулось: она страдает от болезни Альцгеймера и в 2019 году потерялась, отстав от сиделки во время прогулки.