Мария Михайловская родилась в 1978 году в Москве в семье музыкантов – артистов оркестра Большого театра Союза ССР. Обучалась в Центральной музыкальной школе при Московской консерватории, продолжила образование в Испании и Германии. В числе ее наставников – Александр Федорченко, Галина Зубарева, Дмитрий Миллер, Клаус Хайц (виолончель), Тигран Алиханов, Ари Варди (камерный ансамбль). Принимала участие в мастер-классах Бориса Пергаменщикова, Ивана Монигетти, Альваро Кампоса, Хосе-Марии Редондо и др.
Выступала в камерных ансамблях с известными музыкантами, в числе которых Гайк Казазян, Вадим Холоденко, Владимир Свердлов-Ашкенази, Кирилл Солдатов, Андрей Михайловский, Александр Бобровский, Валентина Лисица, Александр Ключко, Елена Ревич, Дмитрий Прокофьев, Павел Нересесьян, Квартет имени Кароля Шимановского. В составе ансамблей гастролировала по Европе, в США, Японии и Китае. Неоднократно принимала участие в программах европейского проекта Candlelight Concerts. Много лет сотрудничала с Государственным струнным квартетом имени М. И. Глинки, в 2024 году вошла в основной состав ансамбля.
Выступала с Симфоническим оркестром Большого театра России под управлением Александра Лазарева; в качестве заместителя концертмейстера группы виолончелей играла в составе Молодежного национального оркестра Испании и Международного молодежного симфонического оркестра Metro Philharmonic под управлением Джоэла Шпигельмана.
С 2003 года – артистка Национального филармонического оркестра России, с 2022 года выступает в концертах ансамбля виолончелистов НФОР.