Мария Ильюхина родилась 19 ноября 2003 года в Москве.
Уже в 2005 году девочка дебютировала в кино, появившись в сериалах «Звезда эпохи» и «Есенин».
С детства девушка профессионально занимается художественной гимнастикой. Мария неоднократно становилась призером международных и всероссийских соревнований и выполнила норматив КМС.
В 2009 году Ильюхина сыграла роль Маши — старшей дочери Кости (Георгий Дронов) и Веры (Екатерина Волкова) — в сериале «Воронины».
В 2011 году юная актриса принимала участие в телешоу «Это мой ребёнок!» , а в 2013 была гостей программы «Pro жизнь».
С 2012 по 2015 год Мария была главным детским редактором журнала «Первоклассные родители».
В 2019 году актриса записала свою авторскую песню «Искры». Также она пишет стихи, книгу и ведет своей YouTube-канал.
В 2020 году Ильюхина окончила девятый класс с красным дипломом в Академическом Лицее им. Ломоносова.
«Не буду хвастаться, но как же не поделиться этим, — говорит актриса. — Я закончила 9 класс с красным аттестатом, у меня все пятерки. Не то чтобы я удивлена, я старалась. Поэтому всем желаю удачи, целеустремленности, идти к своей цели несмотря ни на что, не смотря на карантин и самоизоляцию. Я знаю, что все будет хорошо! Всех люблю и целую!»
2017 — Национальная детская премия «Главные герои» — в номинации «Главная актриса» (за роль Маши Ворониной в сериале «Воронины»)
2018 — Премия «Девичник Teens Awards 2018» — в номинации «Актриса года 2018»