Родилась 24 февраля 1932 года в Москве.
Пела в хоре Центрального дома детей железнодорожников под руководством И. О. Дунаевского. Окончила Московский авиационный институт.
В 1957 стала лауреатом 6-го Всемирного фестиваля молодежи и студентов в Москве, на котором выступала с самодеятельным ансамблем «Первые шаги» под руководством Юрия Саульского. Сотрудничала с композитором Эдуардом Колмановским.
В 1960 в течение полугода солировала в джаз-оркестре О. Лундстрема. В 1962 получила третью премию на втором Всероссийском конкурсе артистов эстрады. Репертуар Кристалинской в эти годы состоял в основном из песен, известных в исполнении других певцов: "Царевна Несмеяна", "На причале", "Снег", "Версты", "Таежный вальс." Особый успех имела песня Аркадия Островского и Льва Ошанина "Я тебя подожду", продолжавшая тему дворов детства (Примеры - "И опять во дворе", "А у нас во дворе", "Три года спустя" в исполнении Иосифа Кобзона).
Широкое признание получила после выхода кинофильма «Жажда», в котором исполнила песню А. Эшпая на стихи Г. Поженяна "Мы с тобой два берега у одной реки". Пластинка с записью этой песни разошлась тиражом 7 миллионов экземпляров.
В 1966 телезрители назвали Майю Кристалинскую лучшей певицей года. Записала несколько песен на английском языке: "Подмосковные вечера" Соловьева-Седого, "Течёт Волга" М. Фрадкина, на польском — "Старый клен" А. Пахмутовой и "Москвичи" А. Эшпая. Сотрудничала со многими известными композиторами — А. Пахмутовой, А. Бабаджаняном, Л. Лядовой, М. Таривердиевым.
Вершиной певческого искусства Кристалинской считается песня Нежность (А. Пахмутова, Н. Добронравов). В 1974 певице присвоено почетное звание заслуженной артистки РСФСР.
Умерла 19 июня 1985 года в Москве.