Мэри Томлисон родилась в городе Эктон, в штате Индиана, а обучалась в городском колледже города Франклин, в Индиана. Мэри поменяла имя на Марджори Мэйн, потому что избегала своего отца, который был министром. Актёрскую карьеру начала с участия в водевилях, а в 1916 году состоялся её дебют на Бродвее. В кино она впервые появилась в небольшой роли в 1931 году.
Первоначально ей доставались в основном роли вдов, но позже ей стали предлагать роли власных и характерных героинь, для которых её четкий голос был очень подходящим. Ярким примером является фильм «Тупик» (1937), после которого она не раз сыграла матерей гангстеров. Сильной также стала её роль стиляги с ранчо в фильме «Женщины» (1939).
Но всё же более известной стала её роль «Мамаши Чайник», которую она первоначально сыграла в фильме «Неудачник и я» в 1947 году. За эту роль она была выдвинута на «Оскар» в номинации «Лучшая актриса второго плана». Позже она воплотила этот образ ещё в девяти фильмах.
В 1921 году Марджори вышла замуж за Стэнли ЛиФевра Крэбса, брак с которым продлился до его смерти в 1935 году. В течение всей своей последующей жизни, Маджори имела лесбийскую связь с актрисой Спринг Байинтон.
Марджори Мэйн умерла 10 апреля 1975 в Лос-Анджелесе от рака лёгких в возрасте 85 лет.