All'età di diciassette anni iniziò lo studio del canto con Alessandro Vezzani al Conservatorio di Bologna, attirando l'attenzione di Franco Alfano. Iniziò la carriera nel 1926 a Cremona con lo pseudonimo di Maria Bianchi, interpretando poi diversi ruoli a Parma nei due anni successivi, prima di giungere al Teatro alla Scala, dove debuttò nel 1929 nel ruolo di Eva ne I maestri cantori di Norimberga, con la direzione di Arturo Toscanini.

Divenne una presenza fissa alla Scala fino al 1950, esibendosi inoltre all'Opera di Roma e negli altri principali teatri italiani. Apparve anche all'estero: Royal Opera House di Londra nel 1937 e nel 1939, Stati Uniti (Metropolitan Opera House e San Francisco Opera) nel 1938, Buenos Aires nel 1941.

I ruoli che la resero celebre furono in primis Manon, che le permise di esprimere tutte le doti di cantante-attrice, e poi Mimì, Liù, Butterfly, Adriana. Il vasto repertorio comprendeva anche opere di autori contemporanei: cantò nelle prime rappresentazioni de L'ultimo lord di Alfano, Pinotta di Mascagni, La farsa amorosa di Zandonai, Il Campiello e La dama boba di Wolf Ferrari.

Particolarmente attratta da Madama Butterfly, attribuì a ciò il motivo del suo ritiro dalle scene nel 1954, affermando: "il ruolo di Cio-Cio-San è stata la mia rovina. Cantarlo come ho fatto, dando tutto ciò che avevo e forse anche di più, esigeva il pagamento di un prezzo enorme. So benissimo che Butterfly ha abbreviato la mia carriera di almeno cinque anni".
Giulietta Simionato aggiunse: "...ha donato una gran parte di se stessa, più di quanto fosse bene per lei, ma il risultato è stato estremamente commovente".