Родилась 13 (26) марта1908 год в Норском посадеЯрославской губернии, ныне это часть Ярославля, в семье директора фабрики «Товарищество Норской мануфактуры» Сергея Алексеевича Петровых. В 1914 году поступила в подготовительный класс частной начальной школы в Ярославле, окончила три класса, готовилась к поступлению в гимназию. С 1918 года училась в норско-посадской школе. С 1922 года жила в Ярославле и училась в ярославской школе им. Н. А. Некрасова, посещала собрания местного Союза поэтов.
Была в дружеских отношениях с А. Штейнбергом, С. Липкиным, А. Ахматовой, О. Мандельштамом (посвятившим ей стихотворение «Мастерица виноватых взоров»). О её отношениях с ними есть страницы в мемуарах Н. Мандельштам, Э. Герштейн. В июне 1937 года её муж, журналист и переводчик Виталий Дмитриевич Головачёв, был арестован, постановлением особого совещания при НКВД СССР осуждён к 5 годам ИТЛ и сослан в Медвежьегорск (Карелия). Он умер в спецлагере в 1942 году.
В годы войны — в эвакуации в городе Чистополь. Работала над переводами и зарабатывала ими на жизнь.
По впечатлению ряда современников, имела роман с А. А. Фадеевым, которому посвятила многие свои стихи.[2]
При жизни вышла одна небольшая малотиражная книга избранной лирики Петровых — «Дальнее дерево» (Ереван, 1968).
Её стихи идут из глубины сердца, они возникали из глубоко духовного восприятия людских судеб. Чуткости, с какой Петровых воспринимала природу, противостояла решительность, с которой поэтесса отвергала несправедливость, жестокость и закрепощённость окружающих её людей. Стихи Петровых о войне показывают, что поэтесса отвергает войну как таковую, скорбит о разлуках и страдает перед лицом насилия. Эти стихи выше любого сугубо национального мышления[3].
Стихи Марии Петровых высоко ценили Борис Пастернак, Арсений Тарковский и Анна Ахматова, которая назвала её стихотворение «Назначь мне свиданье на этом свете» «шедевром лирики последних лет».
первый муж — Петр Алексеевич Грандицкий (1899—1987). Поэт, ученый-экономист, доктор сельскохозяйственных наук, преподаватель Тимирязевской академии.
второй муж — Виталий Дмитриевич Головачёв (1908—1942). Журналист, переводчик-полиглот, активный участник группы «Борьба» левого течения и редактор одноимённого подпольного журнала, трижды привлекался к ответственности по политическим делам, последний раз в 1937 году, проходил по одному делу с Константином Гореловым, умер в заключении в феврале 1942 г.
дочь — Арина Витальевна Головачёва, филолог-славист, одна из главных составителей посмертных сборников М. Петровых.
внучка — Анастасия Ивановна Головкина, писатель, лауреат литературных премий, исследователь архива М. Петровых.
правнучка — Устинья Дмитриевна Головкина, экскурсовод, специалист IT-сферы.
Великие поэты мира: Мария Петровых. — М.: ЭКСМО, 2013.
«…Я разговариваю только с вами» (Переписка А. Далчева и М. Петровых) // Вопросы литературы. 1996. Вып.4. С.247-283.
Из тайной глуши / Мария Петровых [сост. А. И. Головкина]. К 100-летию знакомстваМарии Петровых и Виталия Головачева (1925–2025). – М.: Издательство РСП, 2025. – 78 с.
Петровых Е. С. Мои воспоминания // Моя родина — Норский посад. — Ярославль: Александр Рутман, 2005. — С. 315—322. С. 7-218.
Ермолин Е. А. Норский посад как урочище русской памяти // Моя родина — Норский посад. — Ярославль: Александр Рутман, 2005. — С. 315—322.
Кастарнова А. С. Мария Петровых и Ярославский союз поэтов // Мир русского слова. 2009. — № 1. — С. 108—111.
Барсегян Анна Ашотовна (Барсегян А. А., псевдоним Барсова А.) «Русско-армянские культурные связи: на примере Марии Петровых, переводчика армянской поэзии» // Материалы 2 Международной научно-практической конференции «Научный поиск в современном мире». Часть 1 Москва, 20 декабря 2012 г. М.: Издательство Перо, 2012.
Ермолин Е. А. Сюжеты подмены и потерь // «О, какая Родина вокруг!..»: материалы литературно-краеведческих чтений (Ярославль, 21 марта 2018 года): к 110-летию со дня рождения поэта Марии Петровых (1908—1979). — Ярославль, 2018.
Барсегян Анна Ашотовна (Барсегян А. А., псевдоним Барсова А.) Русские классики в странах Содружества Независимых Государств (на материалах творческого наследия М. Цветаевой, А. Ахматовой, М. Петровых) // Материалы Всероссийской (с международным участием) научно-практической конференции «Гармонизация межэтнических отношений и развитие национальных культур: культурное и языковое разнообразие в библиотеке». Екатеринбург. 7 июня 2019 г.
Скибинская О. Н. Мария Петровых: ярославские проекции / науч. ред. М. Г. Пономарева. — Ярославль: ООО «Академия 76», 2020. — 652 с. — ISBN 978-5-9006040-82-4. — 500 экз.
Скибинская О. Н. «Беззаветная любовь к русской поэзии»: лирика Марии Петровых // История ярославской словесности / Под общ. ред. В. В. Горошникова. — Рыбинск: Медиарост, 2021. — С. 184—185.
Ван Мэнцзяо, Пономарева Т. А. Домолчаться до стихов: «молчание» в жизни и творчестве М. С. Петровых // Филологические науки. Вопросы теории и практики. — Тамбов: Грамота, 2020. — № 2. — С. 9-14.
Головкина А. И. Виталий Головачев и Мария Петровых в письмах военных лет. К 115-летию со дня рождения Марии Петровых. — М.: Издательство РСП, 2024. — 40 с.
Головкина А. И. Виталий Головачев и Мария Петровых: неоплаканная боль. Девять художественно-документальных очерков. — М.: Издательство РСП, 2024. — 158 с.