Майя Кристалинская родилась 24 февраля 1932 года в Москве в русско-еврейской семье. 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  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. Брак был недолгим и вскоре распался. Последние десять лет жизни звезда советской эстрады выступала в сельских клубах, в райцентрах Тульской, Рязанской, Орловской областей. Добиться разрешения на концерты в областных центрах, не говоря о Москве, оказалось очень сложно.

Майя Кристалинская была человеком большой эрудиции, безгранично любила театр, разбиралась в живописи, её интересовали проблемы психологии, она знала литературу так, как её знают только специалисты.

В 1974 году ей было присвоено звание «Заслуженная артистка РСФСР».

Любила она и кино. Её любимой актрисой была Марлен Дитрих. В последние годы жизни она взялась за перевод книги Дитрих «Размышления» с немецкого языка на русский. Книга вышла в СССР уже после смерти Майи Кристалинской.

В 1984 году её болезнь обострилась, и прожить ей удалось ещё только год. 19 июня 1985 года в возрасте 53 лет Майя Кристалинская скончалась, ровно на год пережив своего спутника жизни, архитектора Эдуарда Барклая, который умер от сахарного диабета 19 июня 1984 года.

Похоронена на Новом Донском кладбище в Москве. Эпитафия на её могиле гласит: «Ты не ушла, ты просто вышла, вернёшься — и опять споёшь». Известный поэт Роберт Рождественский называл Майю Кристалинскую «Эхом нашей юности».