Négy éves volt, amikor a család az akkori Német Birodalom egy másik városába, Göttingenbe költözött, ahol édesapja az egyetemen a gyermekorvostan professzora lett. Egyetlen gyerekként, intelligens családi és szakmai környezetben nőtt fel, végezte el az egyetemet. Főleg matematikát hallgatott, a doktoriját azonban 24 éves korában már elméleti fizikából írta Max Born irányításával, s még ugyanebben az évben feleségül ment egy Max Born és James Franck mellett gyakornokoskodó amerikai fizikai kémikushoz, a nála két évvel idősebb Joseph Edward Mayerhez. Azonnal átköltöztek Amerikába, ahol férje először a Johns Hopkins Egyetemen, majd a háború alatt a Columbia Egyetemen, a háború után pedig Chicagoban kapott professzori állást. Maria mindenhova vele ment, s bár már Karl Herzfeld is támogatta, azután Enrico Fermi, Harold Urey, majd Edward Teller mellett tevékeny részt vállalt a titkos atomkutatásban is, hivatalosan csak 1960-ban nevezték ki professzornak a San Diego-i egyetemen. 1963-ban Wigner Jenővel és Hans Daniel Jensennel együtt Nobel-díjat kapott. Wigner az alapvető szimmetriaelvek felfedezéséért és alkalmazásáért kapta a díj egyik felét, Jensen és Maria Goeppert-Mayer pedig az atommag héjmodelljének megalkotásáért kapta a díj másik felét. Marie Curie-n kívül mind a mai napig ő az egyetlen nő, aki fizikai Nobel-díjat kapott. (Dr. Radnai Gyula)