En 1978, Jack Nicholson lui confie son premier rôle au cinéma dans
En Route Vers Le Sud. Un rôle qui lui vaut une nomination aux Golden Globe Awards en 1978. Deux ans après elle remporte l'Oscar de la meilleure actrice pour son interprétation de Lynda Dummar dans
Melvin And Howard, un film de Jonathan Demme sur la vie de l'excentrique Howard Hughes.
Dans les années 80, Mary Steenburgen est facilement catégorisée épouse ou mère de famille effacée (
Ragtime de Milos Forman,
Comédie Érotique D'Une Nuit D'Été de Woody Allen,
Portrait Craché D'Une Famille Modèle de Ron Howard). Mais elle s'illustre aussi dans les comédies familiales
Miss Firecracker de Thomas Schlamme ou
Retour Vers Le Futur 3 de Robert Zemeckis.
On la retrouve dans
Gilbert Grape de Lasse Hallström aux côtés de Johnny Depp et Leonardo Di Caprio, ou
Philadelphia de Jonathan Demme avec Tom Hanks. Après un passage par la télévision, elle revient à ses premiers amours en 2007. On la voit dans
Inland Empire de David Lynch,
A Vif de Neil Jordan et
The Dead Girl de Karen Moncrieff.