Отец актрисы, Николай Алексеевич, по долгу службы знал все роли наизусть и поэтому часто подменял заболевших актеров. Страстно влюбленный в свою работу, он читал вслух стихи и пьесы, увлеченно рассказывал маленькой дочке о спектаклях, об игре Щепкина и Садовского. Машенька еще не понимала значения многих слов, но уже жила в уверенности, что обязательно станет великой актрисой. Спустя много лет она писала в своих «Воспоминаниях»: «Я не была избалована слишком частыми посещениями театра. Отец редко брал меня с собой, но те впечатления, которые я выносила после каждого виденного мною спектакля, заполняли все мои мысли и желания. Театр стал для меня самым дорогим в жизни, и привязанность к нему возрастала все больше и больше. Даже детские игры – и те были наполнены театральным содержанием…»
К четырем годам Маша изучила грамоту по пьесам, которых в доме было предостаточно. Истории любви глубоко волновали ее детскую душу. Став старше, Ермолова увлеклась русской литературой, произведениями Гоголя, Толстого, Достоевского. Она подолгу размышляла над судьбами героев книг, любила и ненавидела вместе с ними.
В 1862 г. по протекции актера Самарина она была зачислена в балетную школу. Ермолова прилежно училась и выполняла все рекомендации наставников. Только по одному самому важному предмету в школе шло «плохо» – по танцам. Будущая актриса никак не поддавалась балетной дрессировке, за что ей часто попадало от классной дамы. В свободное от занятий время Ермолова организовала драматический кружок, в котором разыгрывала сцены из любимых пьес. Эти представления стали для нее отдушиной – во время импровизированных спектаклей Мария забывала о своих неурядицах и просто очаровывала подруг игрой. Подчиняясь внутренним порывам, она с воодушевлением декламировала, исполняла роли Марины Мнишек из «Бориса Годунова» и Дорины из «Тартюфа» и даже Чацкого из «Горе от ума».
В 1866 г. отец Ермоловой получил повышение по службе – звание старшего суфлера и право на бенефис. Николай Алексеевич выбрал водевиль «Жених нарасхват», а роль легкомысленной Фаншетты дал дочери. Дебют Марии в амплуа инженю-кокет был крайне неудачен. Она чувствовала себя на сцене неловко, а ее глубокий низкий голос и вдумчивые глаза абсолютно не вписывались в канву пьесы. Однако, несмотря на провал, страсть Ермоловой к театру и тяга к серьезным драматическим ролям не уменьшилась.
В 1870 г. она окончила балетную школу. Марию ожидала работа в Большом театре в качестве рядовой танцовщицы кордебалета. Но судьба распорядилась иначе. В бенефис талантливой актрисы Надежды Медведевой была намечена трагедия Лессинга «Эмилия Галотти». Заглавную роль отдали известной Гликерии Федотовой, которая внезапно заболела. Тогда Медведева, несмотря на протесты руководителей театра, предложила эту роль Марии Николаевне. Тонкое чутье не подвело актрису – Ермолову ожидал триумф. Поклонники Федотовой были уверены в провале неопытной дебютантки, но… «на сцену выбежала очаровательная грациозная блондинка с черными выразительными глазами, с серьезным умным лицом»: трепещущая, дрожащая и растерянная Эмилия рассказывала матери об оскорблении, которое ей нанес принц. Искренняя и взволнованная игра актрисы сразу же привлекла к себе внимание и сочувствие зрительного зала.
Первый большой успех способствовал тому, что Ермолову зачислили в труппу Малого театра. Но дирекции она пришлась не по вкусу: Мария Николаевна не умела хитрить и лицемерить, никогда не участвовала в закулисных интригах, и поэтому настоящих ролей ей не давали. В основном она играла второстепенные роли, а ее героини были чужды ей и потому получались бесцветными, лишенными внутреннего огня.
Быть может, талант актрисы так и не проявил бы себя, но в дело вмешался всемогущий случай. Гликерия Федотова снова невольно «выручила» Ермолову. Она взяла отпуск и покинула Москву. Директору театра ничего не оставалось делать, как скрепя сердце отдать все ее роли Марии Николаевне.
10 июля 1873 г. она сыграла Катерину в «Грозе» Островского. В этой трагической роли в полной мере раскрылось гениальное дарование Ермоловой, заключенное в простоте и правде чувств. Спектакль прошел с успехом, но не изменил положения Марии Николаевны в театре: ее по-прежнему не замечали. Только спустя три года ей удалось занять заслуженное место в культурной жизни России. Это произошло благодаря превосходно сыгранной ею роли Лауренсии в трагедии Лопе де Вега «Овечий источник». После премьеры Ермолова наконец стала ведущей актрисой театра. Во время спектаклей публика настолько проникалась ее игрой, что в зале случались обмороки и рыдания, а после пьесы восторженные поклонники на руках несли ее карету до дома.