Marie-Christine Barrault est une actrice française née le 21 mars 1944 dans le 8e arrondissement de Paris.
Après une année d'études supérieures de Lettres, Marie-Christine Barrault entre au cours Simon en 1963 puis est admise au Conservatoire national supérieur d'art dramatique en 1964 (où elle fait la rencontre de son amie Anny Duperey).
Jusqu'en 1968, elle se consacre exclusivement au théâtre, sous les auspices de Jean-Louis Barrault et de Maurice Béjart. Elle fait ses premiers pas au cinéma en 1969, lorsque Éric Rohmer la choisit pour jouer, aux côtés de Jean-Louis Trintignant, le rôle d'une petite provinciale catholique dans le film Ma nuit chez Maud.
À 25 ans, elle pose pour le magazine Lui afin de casser l'image de la jeune fille bien rangée.
Avec Les Mots pour le dire, Marie-Christine Barrault cherche à se défaire de l'image de jeune fille sage qu'elle a laissée depuis Ma nuit chez Maud, en acceptant le rôle d'une mère odieuse. Puis celui d'une villageoise stupide et vulgaire dans Un amour en Allemagne d'Andrzej Wajda. Au cours des années 1980, elle campe des rôles dans des registres très divers sous la houlette de cinéastes phares : une lune dans Le Soulier de satin de Manoel de Oliveira, ou bien encore le personnage de Madame Verdurin dans l'adaptation d'Un amour de Swann par Volker Schlöndorff.
En 1970, elle donne la réplique à Pierre Richard dans Le Distrait. Elle collabore à nouveau avec Rohmer pour L'Amour l'après-midi, qu'elle retrouvera en 1978 sur le tournage de Perceval le Gallois. L'immense succès de Cousin, Cousine (particulièrement aux États-Unis), en 1975, lui apporte la consécration : elle est nommée pour l'Oscar de la meilleure actrice pour son interprétation.
Après Femme entre chien et loup d'André Delvaux, elle décide de donner une nouvelle impulsion à sa carrière en s'installant aux États-Unis. Woody Allen lui confie alors le rôle d'Isobel dans Stardust Memories, qu'il a spécialement écrit pour elle. Viennent La Grande Menace, film de Jack Gold avec Richard Burton, Lino Ventura et Lee Remick puis L'État sauvage de Francis Girod avec Michel Piccoli, Claude Brasseur et Jacques Dutronc.
Le cinéma continue à la solliciter comme en 1994 avec Bonsoir de Jean-Pierre Mocky avec Michel Serrault ou encore La Dilettante en 1999 avec Catherine Frot. En 2007, elle partage l'affiche de La Disparue de Deauville aux côtés de Christophe Lambert, Sophie Marceau et Robert Hossein.
Marie-Christine Barrault continue toujours de tourner pour le cinéma français, mais pertinemment dans des seconds-rôles de matriarche : elle est Annie, la mère de Chiara Mastroianni dans Non ma fille, tu n'iras pas danser de Christophe Honoré, la mère de famille qui décède d'un infarctus dans Le Grand Méchant Loup, la mère moralisatrice d'Emmanuelle Devos dans La Vie domestique ou encore la grand-mère d'une fillette en fugue dans Je m’appelle Hmmmm… Puis, elle est à l'affiche de L'Art de la fugue de Brice Cauvin, aux côtés d'Agnès Jaoui, Laurent Lafitte et Guy Marchand.
En 2024, elle fait son retour au cinéma dans le rôle principal d'un film italien, Per il mio bene (Pour mon bien), le premier film de Mimmo Verdesca, présenté en avant-première au FFA d'Angoulême 2025, dans lequel elle interprète le rôle complexe d'Anna, une mère blessée et tourmentée par un passé choquant, jouant également en italien.
Elle joue encore dans des pièces de théâtre et fait des lectures publiques de livres dans des écoles, amphithéâtres… accompagnée de Franck Ciup au piano.
Depuis une quinzaine d'années, Marie-Christine Barrault se fait plus rare sur le grand écran, se consacrant surtout à des projets pour la télévision qui lui offre de beaux rôles comme Marie Curie, une femme honorable en 1990, qui lui vaut le 7 d'or de la meilleure actrice en 1991, ainsi que le théâtre.
Dans les années 1990, Marie-Christine Barrault vante les produits de régime amincissant Slim Fast dans des publicités télévisées.
Au théâtre on a pu la voir dans Noces de sang de Federico Garcia Lorca, La guerre de Troie n'aura pas lieu de Jean Giraudoux avec Anny Duperey, Jean Mercure et Michel de Ré, Othon de Corneille, Un couple pour l'hiver par Jacques Lassalle, Cet animal étrange de Gabriel Arout avec Patrick Chesnais, Le Partage de midi de Paul Claudel, La Cerisaie de Tchekhov, Noix de coco de Marcel Achard, Qui a peur de Virginia Woolf ? d'Edward Albee en alternance avec Béatrice Agenin, La Ménagerie de verre de Tennessee Williams, Un barrage contre le Pacifique de Marguerite Duras, Robert et Clara S de Jacques Beauvais, l'évocation de la disparition du compositeur romantique Robert Schumann, avec laquelle elle signe sa première mise en scène (Théâtre Déjazet) ou enfin L'allée du Roi monologue écrit par Françoise Chandernagor.
Éclectique, elle a aussi présenté un récital de chansons, L’homme rêvé, sur la scène du Théâtre des Bouffes-du-Nord à Paris et par la suite en tournée. Récital pour lequel s'impliquèrent en écriture Roger Vadim et Jean-Marie Sénia pour la musique et qui engendra Les femmes ont toujours raison, un CD de treize titres. Marie-Christine sortit aussi plusieurs CD de lecture enfantine avec la collection des Martine.
Elle fit aussi du doublage, notamment en créant la voix française d'Edith Clever dans La marquise d'O… d'Éric Rohmer.
En 1976, au Gala de l'Union des artistes organisé à Los Angeles, à l'issue de six semaines d'entraînement intensif, elle exécute un numéro de trapèze aux côtés de Guy Marchand.
Marie-Christine Barrault est la fille de Max-Henri Barrault (1906-1958), entre autres administrateur de théâtre, et de Marthe dite « Martine », pianiste.