مریم میرزاخانی در ۲۲ اردیبهشت ماه ۱۳۵۶ (۱۲ مه ۱۹۷۷ میلادی) در تهران به دنیا آمد. او سومین فرزند خانواده‌‌ای نیکوکار و اهل فرهنگ و دانش بود. پدر مریم، مهندس «احمد میرزاخانی»، از اهالی روستای فشندک طالقان استان البرز و رئیس هیئت مدیره مجتمع آموزشی نیکوکاری رعد بود. دوران کودکی مریم با عشق به کتاب و نویسندگی و خواندن رمان‌های متفاوت سپری شد. او خود درباره این دوران از زندگی‌اش چنین می‌گفت:
وقتی که بچه بودم رویایم این بود که نویسنده شوم. هیجان‌انگیزترین لحظاتم را به خواندن رمان می‌گذراندم، در واقع هر چیزی را به دستم می‌رسید می‌خواندم.
مریم میرزاخانی پس از اتمام تحصیلات ابتدایی، در آزمون ورودی مدارس سمپاد (سازمان ملی پرورش استعدادهای درخشان) شرکت کرد و وارد دبیرستان فرزانگان تهران شد. میرزاخانی به‌همراه دوست و همراه همیشگی‌اش، «رویا بهشتی زواره»، اولین دخترانی بودند که به تیم المپیاد ریاضی ایران راه یافتند و مدال‌های طلا و نقره المپیاد را با خود به خانه آوردند. او توانست در سال سوم و چهارم دبیرستان (سال‌های ۱۳۷۳ و ۱۳۷۴) مدال طلای المپیاد ریاضی کشوری را کسب کند و با شرکت در المپیاد ریاضی جهان، نام خود را بر سر زبان‌ها بیندازد.
مریم میرزاخانی و رویا بهشتی در بازگشت از المپیاد ریاضی؛ منبع عکس: وبلاگ قیل و قال علم
مریم میرزاخانی اولین دانش‌آموز ایرانی بود که نمره کامل را در المپیاد جهانی ریاضی در کانادا به‌دست آورد؛ او در دو سال پیاپی (۱۹۹۴ هنگ‌کنگ و ۱۹۹۵ کانادا) برنده مدال طلای المپیاد جهانی ریاضی شد و رکورد کسب مدال طلا در دو سال را نیز در بین محصلان ایرانی از آن خود کرد. مریم از تاثیر مثبت محیط دبیرستان بر زندگی علمی خود ابراز رضایت می‌کرد:
من به دبیرستان ممتاز فرزانگان در تهران رفتم و در آنجا اساتید بسیار خوبی داشتم.
مریم میرزاخانی به‌همراه رویا در سال ۱۳۷۴ وارد دانشگاه صنعتی شریف شد و دوره کارشناسی خود را در این دانشگاه به پایان رساند. میرزاخانی در این زمان به‌عنوان همکار در پژوهشگاه دانش‌های بنیادی مشغول بود و همچنین اثبات ساده‌ای برای قضیه شُر یافت که ماهنامه انجمن ریاضی آمریکا آن را به چاپ رساند. مریم درباره علاقه و استعدادش در حل مسائل ریاضی می‌گفت:
من برای حل مسائل ریاضی فرمول خاصی ندارم. گاه احساس می‌کنم در یک جنگل گم شده‌ام. همه دانسته‌هایم را به کار می‌گیرم تا یک راهی پیدا کنم و حقه‌ای بزنم. بالاخره با قدری هم شانس یک‌باره خود را انگار بالای تپه‌ای می‌رسانم که از آن جا همه چیز روشن دیده می‌شوند.
در اسفندماه سال ۱۳۷۶ اتفاق ناگواری در زندگی تحصیلی مریم رخ داد که بعدها تحت عنوان حادثه تصادف مریم میرزاخانی از آن یاد شد. در آن سال بیست و دومین دوره مسابقات ریاضی دانشجویی در اهواز برگزار شد و تیم متشکل از مریم میرزاخانی، ایمان افتخاری و حسین نمازی در مسابقه، رتبه اول کشور را کسب کردند. اتوبوس حامل دانشجویان ریاضی شرکت‌کننده در مسابقات از اهواز راهی تهران بود که بین راه، در دره سقوط کرد و ۶ دانشجوی ریاضی دانشگاه صنعتی شریف، که اغلب از برگزیدگان المپیادهای ریاضی ملی و بین‌المللی به حساب می‌آمدند، جان خود را در این حادثه از دست دادند و مریم از جمله بازماندگان این حادثه دلخراش بود.
پس از آن، میرزاخانی برای ادامه تحصیل، بورسیه دانشگاه هاروارد را دریافت و به آمریکا مهاجرت کرد. او در کلاس‌های «کورتیس مک مولن» (Curtis T. McMullen)، از ریاضی‌دانان برجسته و برندگان جایزه فیلدز، حاضر و در سال ۲۰۰۴ به سرپرستی و راهنمایی وی، موفق به کسب مدرک دکتری از دانشگاه هاروارد شد. پروفسور مک‌مولن روزهای دانشجویی مریم را این‌گونه به خاطر می‌آورد:
وقتی مریم برای اولین بار به دفتر کار من آمد و با او بیشتر آشنا شدم، نوع سوالاتش با دیگر دانشجویان متفاوت بود. مریم ذهنی تصویری و تخیلی داشت (imaginative) و هر مسئله ریاضی را مثل یک داستان طرح و تعریف می‌کرد. او در کلاس‌ها سوالات زیادی می‌پرسید و با عجله به فارسی یادداشت بر‌می‌داشت.
بعد از اخذ مدرک دکتری، مریم میرزاخانی با سمت استادیار در دانشگاه پرینستون مشغول به کار شد و تا سال ۲۰۰۸ و رسیدن به درجه استاد تمامی، در این دانشگاه به کار خود ادامه داد. این در حالی بود که در سال ۲۰۰۵ میلادی، نام مریم میرزاخانی به‌عنوان یکی از ۱۰ ذهن جوان جهان، در نشریه پاپیولار ساینس آمریکا (Popular Science) مطرح شد.
مریم میرزاخانی در سال ۲۰۰۵ به‌عنوان یکی از ۱۰ ذهن جوان جهان، از سوی نشریه پاپیولار ساینس آمریکا انتخاب شد
در سال ۲۰۰۵ میلادی، مصادف با ۱۳۸۴ خورشیدی، مریم میرزاخانی با دکتر یان واندراک (Jan Vondrak) دانشیار ریاضی دانشگاه استنفورد و پژوهشگر سابق علوم رایانه نظری مرکز تحقیقات آی‌بی‌ام ازدواج کرد. همسر مریم میرزاخانی اهل جمهوری چک است و از او یک فرزند دختر به نام «آناهیتا» دارد. همسر مریم درباره آشنایی و ازدواج با او می‌گوید:
من برای اولین بار مریم را در سال ۲۰۰۴ در بوستون ملاقات کردم. در آن زمان، او در رشته خود یک ستاره بود که تز دکترایش را در هاروارد تمام کرده و در آن، تعداد زیادی مسئله مهم را در رابطه با دینامیک روی رویه‌های هذلولی حل کرده بود. با این حال شما نمی‌توانستید این را با ملاقات وی در یک مهمانی خانگی متوجه شوید. او نمونه‌ای از طرز برخورد متواضعانه، دوستانه و کنجکاوانه بود و در عین حال دستاوردهای واقعی‌اش را پنهان می‌کرد؛ شاید به این خاطر که اطرافیانش، گیج و دستپاچه نشوند.
ما در سال ۲۰۰۸ در بالای کوهی در نیوهمشایر و با حضور کلا ۶ نفر ازدواج کردیم. در سال ۲۰۰۹ با شغل‌های عالی و آنچه موقعیتی تمام و کمال در زندگی به نظر می‌رسید، به کالیفرنیا منتقل شدیم و دخترم آناهیتا در سال ۲۰۱۱ متولد شد.
