Мария Петрова родилась 29 ноября 1977 года в городе Санкт-Петербург. Девочка начала заниматься фигурным катанием в возрасте семи лет, что считается для большого спорта поздним началом. Но всего за несколько месяцев не только стала уверенно держаться на льду, но и выучила все одинарные прыжки. После чего тренер привел ее в секцию фигурного катания.
Первым партнером Петровой стал Антон Сихарулидзе, вместе с которым вошли в сборную России под вторым номером, неплохо выступали на мировых чемпионатах. Однако дуэт не сложилась и в течении года Мария искала партнера. В это время Алексей Тихонов в течении месяца попробовал встать в пару с фигуристкой, но в итоге решил уйти в профессионалы.
Марии дали другого партнера: Теймураза Пулина. Но выступали они не слишком удачно. Тихонов снова появился летом 1998 года, сам позвонил и вновь предложил попробовать выступать вместе. Пара образовалась 15 июня 1998 года и уже через четыре месяца выиграли первое «золото» на этапе «Гран-при» в Германии. Первые годы совместной работы стали для дуэта Тихонов - Петрова самыми успешными: в 1998 и 1999 году выиграли чемпионат Европы, в 1999 году чемпионат мира.
Однако повторить эти достижения на протяжении спортивной карьеры им так и не удалось. Пара стабильно входила в тройку сильнейших фигуристов Европы и пятерку сильнейших фигуристов мира, но на высшую ступеньку пьедестала больше не поднимались.
По окончании любительской карьеры в 2007 году Мария Петрова перешла в профессионалы. Девушка принимала участие в шоу Первого канала «Звезды на льду» в паре с музыкантом Игорем Бутманом, «Ледниковый период» в паре с шоуменом Михаилом Галустяном и с боксером Костей Цзю. В 2013 году вновь выступила в шоу «Ледниковый период» в дуэте с Аскольдом Запашным.
Помимо этого, Мария участвует в сказочных ледовых шоу для детей и взрослых, в которых и сама выходит на каток как актриса балета на льду. Большим успехом у зрителей пользовались «Малыш и Карлсон на льду», «Чудеса в новогоднюю ночь», «Одноклассники», «Кармен», «Болеро».
В Сочи, 1 июля 2017 года прошла премьера нового ледового проекта, постановки «Ромео и Джульетта» по знаменитой пьесе Уильяма Шекспира. В новом шоу Мария Петрова с мужем вошли в состав солистов. Постановщиком шоу выступил Илья Авербух. Постановщик творчески переосмыслил классическую пьесу, дав сюжету новое прочтение и поставив под сомнение трагический финал. В интервью Илья Авербух заявил, что постановка готова конкурировать даже со спектаклями «Цирка дю Солей».
Марии и Алексею достались не главные трагические роли, но семейной паре фигуристов все же довелось сыграть влюбленных. Мария Петрова в постановке играет роль Лауры, девушки-видения, первой любви Отца Лоренцо, которого играет Алексей.
Выступления фигуристов проходили каждый день до первого октября 2017 года. Московская премьера спектакля прошла 28 октября того же года в «Лужниках». Выступления продолжались до 6 ноября. Затем труппа спектакля уехала с гастролями в Санкт-Петербург.
Помимо артистических выступлений Мария и Алексей проводят мастер-классы, тренировочные сборы для детей и подростков. Например, в июле 2019 года, сборы прошли в Казани.