A születésekor kapott Marián helyett a rendező javaslatára kezdte használni a Törőcsik Mariann, majd Mari nevet.

1956-ban a cannes-i filmfesztiválon sokakat megigézett törékeny alakja, kifejezőerejének gazdagsága, köztük volt az író Jean Cocteau és a rendező Francois Truffaut is. Utóbbi azt írta:

Főiskolás éveiben annyit forgatott, hogy három vizsgára nem jutott ideje, ezért diplomáját évtizedekkel később, az elmulasztott vizsgák pótlása nélkül kapta meg.

1958-ban a Nemzeti Színház szerződtette. A következő három évben tíz filmet forgatott, a kor legjobb alkotásaiban játszhatott (Külvárosi legenda, Vasvirág, Édes Anna), Jancsó Miklós rendezte a Csend és kiáltásban, majd a Szerelmem, Elektrában. Ezt követte a Szerelem Makk Károllyal. Megismerkedett későbbi férjével, Maár Gyulával, aki neki írt filmeket,

Vígjátékokban is játszott (Gárdos Péter: Szamárköhögés, Tímár Péter Csapd le csacsi), később felfedezték a „fiatalok” – Xantus János (Női kezekben), Janisch Attila (Hosszú alkony), Mispál Attila (A fény ösvényei), Kamondi Zoltán (Halj már meg!), Fazekas Csaba (Swing) - is. Szerepelt a Nincs kegyelem című dokumentum-játékfilmben, Mészáros Márta Aurora Borealis - Északi fény című filmjében a főszerepet alakította. Több tévésorozatban is feltűnt.

A színházban kezdetben sokat kínlódott, színpadi színésznővé Zorin Varsói melódiájában nyújtott alakításával vált. Kiváló rendezők segítségével bonthatta ki ösztönös adottságait, művészi eszközeinek kiteljesítésében Jurij Ljubimov és Anatolij Vasziljev is inspirálta.

1978-ban megvált a Nemzeti Színháztól, a győri Kisfaludy Színház művészeti vezetője lett, 1980-tól a Mafilm, 1990 és 1993 között a szolnoki Szigligeti Színház társulatának tagja, 1993 és 1996 között a Művész (Thália) Színház művésze, 1993-tól egy évig igazgatója volt. 1990-től 1992-ig a Magyar Színészkamara elnökeként is tevékenykedett. 2002-ben újra a Nemzeti Színház tagja lett, vendégként más színházakban is fellépett.

2009-ben Kaposváron Marguerite Duras Naphosszat a fákon című színművében állt újra színpadra, majd a Nemzeti Színházban a többi közt Juhász Ferenc A szarvassá változott fiú, Gorkij Éjjeli menedékhely, Ibsen Brand és Brecht Galilei élete című darabjában láthatta a közönség.

Az elmúlt években több alkalommal került hosszabb-rövidebb időre kórházba, 2008 őszén újraélesztést követően kómába esett, és hetekig intenzív kórházi ellátást szorult. Csak 2018 nyarán vállalt újra színészi munkát: a Sztalker Csoport előadásában, William Faulkner Míg fekszem kiterítve című kisregénye nyomán készült darabban hallhatta hangját a közönség.

1959-ben Balázs Béla-díjjal, számos nagy nemzetközi fesztiválon a legjobb női alakítás díjával ismerték el, 1994-ben életműdíjat kapott a Magyar Filmszemlén. Kétszer tüntették ki Jászai Mari-díjjal (1964, 1969). Kossuth-díjat (1973) és Kossuth Nagydíjat (1999) is átvehetett, 1971-ben érdemes művész, 1977-ben kiváló művész címet kapott. 1995-ben a Magyar Köztársasági Érdemrend középkeresztjét ítélték neki oda, 2000-ben a nemzet színésze lett.

A Prima díjat 2003-ban, a Prima Primissima Jubileumi díját 2007-ben kapta meg. Többször is elnyerte a Színikritikusok Díját. 2011-ben a Színházi Kritikusok Céhének életműdíjával, 2014-ben a nemzet művésze címmel tüntették ki, 2015-ben Kölcsey Ferenc-emlékplakettet kapott, 2017-ben a Magyar Művészeti Akadémia Nagydíjával tüntették ki. 2005-ben Budapest, 2018-ban a Vas megyei Velem, 2019-ben Vas megye díszpolgárává avatták.

A Nemzeti Színház 2015 novemberében gálával és kiállítással ünnepelte a betegséggel küzdő színésznő nyolcvanadik születésnapját, aki könnyeit törölgetve nézte végig kollégái, barátai őt köszöntő előadását, az évforduló alkalmából pedig így vetett számot: „nekem szép és gazdag életem volt”. Ez alkalomból jelentették be a nevét viselő ösztöndíj megalapítását fiatal, tehetséges színinövendékek támogatására.

Törőcsik Mari pályájáról és civil életéről több könyv is megjelent.