Die hübsche Brünette ist meist unglücklich verliebt: in Kevin Kline in Lawrence Kasdans "Grand Canyon", in die tolle Köchin Mary Stuart Masterson in "Grüne Tomaten", in "Mr. Wonderful" in Matt Dillon, und in Don Johnson in dem Comedy-Thriller "Goodbye Lover", wo sie als Assistentin den PR-Beau anhimmelt und auf der Abschussliste des Killers steht, den Patricia Arquette engagiert hat. Mary-Louise Parker debütierte 1989 im Spielfilm und fand als Charakterdarstellerin ihre dankbarsten Rollen als Beifahrerin von Whoopi Goldberg und Drew Barrymore in dem Road Movie "Kaffee, Milch und Zucker" und als untreue Freundin des Theaterautors (John Cusack) in Woody Allens "Bullets over Broadway", wo sie mit ihrem neuen Sex-Partner "den Geschlechtsverkehr auf die Ebene einer Kunstform erhoben" hat. Parker hatte kleinere Rollen in "Portrait of a Lady" und "Longtime Companion" und war die Mutter des Jungen, der in der John-Grisham-Verfilmung "Der Klient" Mordzeuge und von der Mafia gehetzt wird. Parker arbeitet regelmäßig auf der Bühne (mehrere Auszeichnungen), u.a. am Broadway, und im Fernsehen.
In "Roter Drache", dem Prequel zu "Das Schweigen der Lämmer" und "Hannibal", ermordete Marie-Louise Parker als Frau des FBI-Agenten Graham den perfiden Serienkiller (Ralph Fiennes) und in der TV-Serie "Engel in Amerika" spielte sie die Frau eines heimlichen Schwulen, der sie nur aus Karrieregründen geehelicht hatte. 2004 gewann sie dafür einen Emmy und erhielt eine Golden Globe-Auszeichnung. Als erwachsene Tochter von Filmmutter Susan Sarandon spielte sie in der von den Coen-Brüder produzierten Komödie "Romance & Cigarettes" mit. Inszeniert wurde der Film von Regisseur John Turturro, der damit 2005 für den Goldenen Löwen nominiert wurde. Ihre Hauptrolle in der Serie "Weeds - Kleine Deals unter Nachbarn" erwies sich als ebenso erfolgreich (Golden Globe 2006). Als frische Witwe Nancy Botwin sucht sie einen Weg aus ihrer persönlichen und vor allem finanziellen Krise, der sich im Dealen von Marihuana findet. In "Die Ermordung des Jesse James durch den Feigling Robert Ford" sieht man sie in einer kleineren Rolle als Ehefrau des berühmten Jesse James (Brad Pitt).
Mary-Louise Parker brach ihre jahrelange Beziehung (1996 - 2003) zu Billy Crudup ab, obwohl sie im siebten Monat schwanger war. Ihr Sohn William Atticus wurde am 7 Januar 2004 geboren. 2007 adoptierte die Schauspielerin ein afrikanisches Mädchen namens Ash.