Мария Ильинична Милославская родилась (1) 11 апреля 1624 года в Москве. По традиции, начавшейся со времени Ивана ΙΙΙ и его жены Софьи Палеолог, для выбора супруги московскому царю был устроен смотр невест из русских красавиц. На смотр к Алексею привели почти двести девушек. Свой выбор он остановил на Евфимии Фёдоровне Всеволожской, дочери касимовского помещика.
Царь отправил ей платок и кольцо в знак обручения. Однако, согласно сообщению Олеария, свадьба была расстроена боярином Борисом Морозовым, обладавшим при дворе большой властью. Он желал породниться с царём, женив Алексея Михайловича на одной из сестёр Милославских, а себе взяв в жёны другую. Он подкупил парикмахера, и тот во время обряда наречения царской невесты так стянул девушке волосы, что она упала в обморок. Подкупленный Морозовым врач усмотрел в этом признаки падучей болезни. Отца невесты обвинили в сокрытии болезни и со всей семьёй отправили в ссылку в Тюмень.
Боярин Морозов представил царю другую невесту – Марию Ильиничну Милославскую. Мария была почти на 5 лет старше Алексея Михайловича и отличалась благочестием и благотворительностью. Девушка была красивой, доктора признали её здоровой.
Свадьба отпразднована была не совсем обычным способом: по настоянию царского духовника не были допущены при этом «кощуны, бесовские играния, песни студные сопельные и трубное козлогласование», а вместо того «устроены» были песни духовные. Венчание состоялось 16 января 1648 года в Москве.
Мария родила Алексею Михайловичу 13 детей - 5 сыновей и 8 дочерей.
Умерла Мария Ильинична 3 марта 1669 года. Похоронена в Вознесенском соборе Вознесенского девичьего монастыря Московского Кремля.