Майя Кристалинская родилась в Москве 24 февраля 1932 года. Во время учёбы в школе занималась в детском хоровом коллективе Народного ансамбля песни и танца Центрального дома детей железнодорожников, которым руководил Семён Осипович Дунаевский, брат Исаака Дунаевского. После окончания школы девочка поступила в Московский авиационный институт. В институте будущая эстрадная знаменитость стала заниматься художественной самодеятельностью. После окончания института Майя уехала по распределению в Новосибирск, на завод имени Чкалова. Но, по воспоминаниям подруги и однокурсницы Валентины Котёлкиной, они вскоре вернулись в Москву, где Кристалинская стала работать в Конструкторском бюро Алексея Яковлева.
В 1957 году Майя Кристалинская стала лауреатом Московского международного фестиваля молодёжи и студентов, на котором выступала с самодеятельным ансамблем «Первые шаги» под руководством Юрия Саульского. В том же году она вышла замуж за писателя Аркадия Арканова. Но, сожаленью, брак был недолгим, и вскоре распался.
После 1960 года Майя Кристалинская записала песню Маши для кинофильма «Жажда» , композитора А. Эшпая на стихи Г. Поженяна «Мы с тобой два берега...». Пластинка с записью этой песни разошлась тиражом 7 миллионов экземпляров. Певица сотрудничала со многими известными композиторами — А. Пахмутовой, А. Бабаджаняном, Л. Лядовой, М. Таривердиевым, а с выходом фильма «Жажда» стала очень популярна в Советском Союзе. Она много гастролировала по стране, работала с джаз-оркестрами Эдди Рознера и Олега Лундстрема, тиражи пластинок с ее песнями быстро раскупались.
Но, в возрасте 29 лет врачи обнаружили у неё тяжёлую болезнь. Она прошла тяжёлый курс лечения, но с тех пор ей приходилось выходить на сцену с косынкой на шее, чтобы скрывать следы болезни от зрителей.
Майя Кристалинская стала первой исполнительницей легендарной песни «Нежность» композитора Александры Пахмутовой, записав её в 1966 году. Чермен Касаев, музыкальный редактор Центрального телевидения, в документальном фильме «Опустела без тебя земля…», посвящённом певице, вспоминал, что у Майи Владимировны, при прослушивании уже записанной фонограммы, капали слёзы из глаз: «Вот такие росинки…. утренняя летняя роса…», — так трогала её песня... «Нежность» на долгие годы стала визитной карточкой певицы.