15 éves korában alapította barátnőivel a későbbi The Supremes zenekart, ami a Motown kiadó, illetve általában a poptörténelem egyik legsikeresebb női zenekara lett.
Mary Wilson, Diana Ross, Florence Ballard és a hamar kilépett Betty McGlown alapították a Primettes énekegyüttest, akik - az akkor még induló cégnek számító - Motown-meghallgatásukon túl fiatalnak bizonyultak a kiadóvezető Berry Gordy számára, ám később leszerződtek ide; ekkor vették fel az új nevüket.
Első néhány kislemezük még nem volt sikeres, ám a Holland–Dozier–Holland trió által írt dalaikkal hamarosan az élre törtek. Összesen 12 slágerük jutott a Billboard lista első helyére. Ők voltak a Motown legsikeresebb előadói, és a kiadó mellett a soul, R&B műfajok - és ezek fekete előadóinak - mainstream elfogadtatása is nagyon sokat köszönhet nekik.
A zenekarból később Diana Ross & The Supremes lett, majd kilépett Florence Ballard; Diana Ross pedig 1970-ben kezdett szólókarriert. Különböző új tagokkal 1977-ig működött a zenekar, ekkor már csak Mary Wilson volt benne az alapítók közül. "Ross lett a nemzetközi szupersztár, a 32 évesen elhunyt Ballard pedig tragikus alakként maradt meg az emlékezetünkben - és Wilson volt a biztos pont, a megbízható hajtóerő, aki határozottan képviselte a véleményét" - írja a Variety részletes nekrológja. Pedig Mary Wilsont sokan vokalistaként könyvelték el; "sokak szerint én vagyok az ooh girl" - mondta később.
Az énekesnő később több szólólemezt megjelentetett, musicalekben és Las Vegasban énekelt. Több könyvet is kiadott; Dreamgirl: My Life As a Supreme című önéletrajzi kötete volt az első, ami betekintést nyújtott a Motown színfalai mögé. A bestsellerré lett kötetet később még három követte. A Dreamgirl címét az 1981-ben bemutatott Broadway-musical ihlette, aminek 2006-os filmváltozata ismét felkeltette az érdeklődést a Supremes iránt - bár legnagyobb slágereik megjelenésük óta örökzöldek.
Mary Wilson 2019-ben a Dancing with the Stars tévéshow szereplőjeként került ismét reflektorfénybe. Mint a váratlan halála előtt alig két nappal a YouTube-ra feltöltött videóban mondta, éppen új és archív felvételek albumok kiadását tervezgette, illetve a Black History Month keretében adott interjúkat a Supremes és a szegregáció kapcsolatáról.
