Marija Kiriljenko započela je profesionalnu karijeru 2001. godine, a godinu dana kasnije osvojila je juniorski US Open. Do danas ima osamnaest osvojenih WTA naslova, šest u pojedinačnoj konkurenciji i dvanaest u igri parova.[1] Svoj prvi pojedinačni naslov proslavila je na China Openu 2005. godine, svladavši u finalu Njemicu Annu-Lenu Grönefeld. Na Grand Slam turnirima zasad su joj najveći uspjesi četvrtfinala Australian Opena iz 2010 i Wimbledona iz 2012, te Roland Garrosa iz 2013. godine. Najbolji plasman u karijeri ostvarila je u lipnju 2013. godine, kada je bila 10. igračica svijeta. U paru s Nadjom Petrovom osvajačica je brončane medalje na OI u Londonu 2012.
Kiriljenko igra tenis od 7. godine života. Roditelji su joj Olga i Jurij, ujedno i njezin trener.[2] Kao svoje uzore navodi Rogera Federera i Jennifer Capriati.[2]
Kiriljenko je agresivna igračica osnovne crte, koja odigrava dvoručni backhand te svoje udarce šalje velikom snagom i preciznošću. Također se dobro kreće po terenu te se lako prebacuje između obrambene i napadačke igre. Omiljeni joj je udarac forehand, nakon kojeg zna izaći i na mrežu, a ima i jedan od boljih voleja i poluvoleja u ženskom tenisu.[3]