Участница партизанского движения в Литве в Великую Отечественную войну, Герой Советского Союза (1944, посмертно).
Родилась в небогатой семье литовца и русской вторым ребёнком из пяти детей. Была крещена в католической церкви (существует версия, что она русская из старообрядцев). В четырнадцать лет начала работать на конфетной фабрике „Avanti“.
В августе 1941 года, когда гитлеровцы вступили в Литву, была эвакуирована с другими литовскими комсомольцами в Тюмень. В 1942 году ушла на фронт. Прошла подготовку в школе диверсантов в Балахне, воевала в партизанском отряде в Белоруссии и Литве. Партизаны пускали под откос вражеские поезда с военной техникой, взрывали склады, совершали смелые налеты на гарнизоны противника, жгли поместья и хозяйства, захваченные гитлеровскими колонистами. Она была в отряде самым активным бойцом. Участвовала в диверсиях, ходила в разведку, вела большую работу среди жителей.
Летом 1943 года Мельникайте направили во главе группы партизан на выполнение важного задания. В лесу партизаны наткнулись на карательный отряд. Во время неравного боя Мария была ранена и захвачена в плен. Она не выдала месторасположение отряда. Ее казнили 13 июля 1943 года на площади села Дукштас.
За образцовое выполнение боевых заданий командования в тылу врага М. И. Мельникайте посмертно присвоено звание Героя Советского Союза в 1944 году.
Именем героини названы улице в Минске и Тюмени. Улицы, носившие её имя в городах Литвы, после восстановления независимости были переименованы. В Зарасай в 1955 году был установлен памятник (скульптор Юозас Микенас; в настоящее время находится в парке Грутас).
На киностудии «Мосфильм» в 1947 году при участии литовских актёров режиссёром В. П. Строевой был снят художественный кинофильм «Марите» по сценарию Ф. Ф. Кнорре, в котором в небольшой роли дебютировал Донатас Банионис.