Появилась на свет 13 июня 1986 года в пригороде Лос-Анджелеса, в семье ипотечного банкира, на две минуты раньше своей сестры-близнеца Эшли. Уже на первом году жизни девочки приняли участие в съемках сериала «Полный дом»: они по очереди играли одного и того же ребенка, так как строгое американское трудовое право не разрешает несовершеннолетним долго находиться на съемках. Проект выходил в эфир на протяжении нескольких лет и стал первой ступенью сестер к успеху. Режиссеры сразу обратили внимание на симпатичных близняшек. Когда Мэри-Кейт и Эшли не исполнилось и шести лет, их отец создал продюсерскую компанию, которая вплотную занималась карьерой юных актрис.
Одновременно со съемками в «Полном доме» Олсен успевали работать и в других телефильмах, в основном семейных или комедийных, причем часто играли, фактически, самих себя – озорных и неугомонных близняшек. Часто продюсеры даже не меняли имена героинь: например, в 2001-м на экраны вышел сериал «Мэри-Кейт и Эшли в действии», где сестры сыграли маленьких частных сыщиков, с успехом распутывающих сложные загадки.
Со временем Олсен начали приглашать и в полнометражные фильмы. В 1994 году они снялись в комедии «Веселые деньки на Диком Западе», однако их самая известная работа была еще впереди. В комедийной ленте «Двое: я и моя тень» Мэри-Кейт наконец-то сыграла не близнеца Эшли, а просто девочку, похожую на нее как две капли воды. В этом добром и веселом детском кино были задействованы замечательные актеры Керсти Элли, Стив Гуттенберг, Филип Боско. Роль непослушной и заводной Аманды прекрасно подошла боевой и активной Мэри-Кейт.
В 1995-м сестры Олсен начали съемки в сериале «Двое в своем роде». Параллельно они выпускали компакт-диски, видеокассеты, куклу «Мэри-Кейт», духи, одежду, журналы, стараниями поклонников сразу исчезавшие с полок магазинов: в Америке конца 1990-х близняшки были самыми популярными подростками.
Однако сестры не забывали и про кино: в 1999 году они поехали в Европу на съемки фильма «Паспорт в Париж». Всего их фильмография насчитывает три фильма о приключениях в европейских столицах: «Побеждая Лондон» (2001), «Однажды в Риме» (2002). В 2004 году Олсен получили собственную звезду на Аллее Славы в Голливуде – знак популярности и признания вклада в американскую киноиндустрию.
В 2004 году состоялась премьера фильма «Мгновения Нью-Йорка». На этот проект возлагались большие надежды: он должен был стать поворотным моментом в карьере сестер, чтобы они наконец вышли из образа тинейджера. Однако эта романтическая комедия не оправдала ожиданий, провалившись в прокате. Примечательно, что это была последняя совместная работа Олсен на съемочной площадке.
Мэри-Кейт продолжила сниматься в кино, теперь уже без Эшли в качестве напарницы. В 2006 году она появилась в эпизоде фильма «Я соблазнила Энди Уорхола», а спустя два года сыграла одну из ключевых ролей в ленте «Безумие» о наркотиках, депрессии и жизни улиц Нью-Йорка. Актриса также отметилась в популярном сериале «Дурман».
