Sobrina-biznieta del político y diputado español Antonio Maura, siguió inicialmente el camino tradicional que correspondía a su nivel social (universidad e idiomas).Dirigía una galería de Arte cuando su vocación artística le llevó al teatro primero y luego a la televisión (en el programa que presentaba el polémico Fernando G. Tola y donde hizo famosa la frase "Nena, tu vales mucho" y al cine. Inició su carrera de actriz haciendo cortometrajes y café-teatro.
Su debut cinematográfico fue en 1969 con Las gatas tienen frio pero tuvo su primer éxito en 1977 con Tigres de papel (En sus principios fue una de las actrices habituales de Fernando Colomo).
Aunque ha tenido papeles dramáticos, Carmen Maura, ha destacado sobre todo en la comedia.
En su carrera destaca su colaboración con el director manchego Pedro Almodóvar; este tándem se hizo efectivo desde 1980 con Pepi, Luci, Boom y otras chichas del montón, hasta 1988 con Mujeres al borde de un ataque de nervios, donde terminó de manera traumática su relación con el director debido a un malentedido surgido a raíz de la Ceremonia de los Oscars de ese año, donde la película estuvo nominada en la categoría de Mejor película Extranjera.
Por Mujeres al borde de un ataque de nervios, Carmen Maura consiguió uno de los dos premios Europa a la mejor actriz que ha obtenido a lo largo de su carrera. También tiene en su haber un Premio Nacional de Cinematografía.
Ha alternado proyectos nacionales e internacionales y su último trabajo estrenado lleva el título de Lisboa.