Mariana Ximenes iniciou sua carreia na televisão no final da década de 90, na novela “Fascinação”, do SBT. Na ocasião, a atriz tinha apenas 17 anos. Ainda em 1998, ela fez sua estreia na Globo num episódio do “Você Decide” e, em seguida, participou do episódio piloto do seriado “Sandy & Junior”. Ao mesmo tempo, a telona recebia Mariana pela primeira vez com o filme “Caminho dos Sonhos”.
Em 1999, a atriz fez sua primeira novela na Rede Globo, “Andando nas Nuvens”, em que interpretava uma noviça que não sabia se fazia os votos e se tornava freira ou se entregava ao amor de um homem. A atriz emendou o trabalho com uma participação na reta final de “Força de Um Desejo”.
Os anos 2000 definitivamente fizeram o telespectador se apaixonar pela versatilidade dessa paulista em cena. Em “Uga Uga”, Mariana aparecia com os cabelos platinados na pele da irreverente Bionda. Com esse papel, a artista recebeu o prêmio de atriz revelação do programa “Domingão do Faustão”. Em 2001, fez sua terceira novela, “A Padroeira”, em que interpretou a ingênua Izabel de Avellar. Na mesma época, participou de seu segundo filme, “Dias de Nietzche em Turim”.
Em 2002, fez participações no seriado “Os Normais” e “Brava Gente”. Participou também do filme “O Invasor”, que lhe rendeu prêmios no Festival do Recife e no Grande Prêmio do Cinema Brasileiro. Em 2003, Mariana interpretou a romântica e doce Rosário em “A Casa das Sete Mulheres”. No ano seguinte, a atriz fez sua primeira protagonista com Ana Francisca, em “Chocolate com Pimenta”. Mais uma vez, a atriz conciliou o trabalho na TV com a telona e participou do filme “O Homem do Ano”.
Em 2005, Mariana apareceu com os cabelos curtinhos e escuros como a rebelde Raíssa, da novela “América”. Como dubladora, emprestou a voz para a animação “O Galinho Chicken Little”, em que fez a personagem Hebe Marreca. O ano de 2006 foi bastante intenso. Mariana integrou o elenco da minissérie “JK”, em que interpretou Lilian Gonçalves. O trabalho seguinte foi como a protagonista de “Cobras & Lagartos”. Na trama de João Emanuel Carneiro, ela fazia a musicista Bel, que se vê envolvida numa trama complicada por causa da herança de um tio. Em 2008, ela repetiu a parceria com o autor e fez Lara Fontini, no sucesso “A Favorita”.
Em 2010, fez sua primeira vilã em telenovelas como Clara Medeiros, em “Passione”. Por causa do trabalho, ganhou o Troféu Imprensa como atriz. Na TV, ainda participou do remake de “Guerra dos Sexos” (2012) e Joia Rara (2014). Além de atuar, a atriz desempenha o papel de produtora. “Um homem só”, da diretora Claudia Jouvin, foi a primeira empreitada de Mariana na função. No mesmo ano, rodou no Rio Grande do Sul o longa “Prova de Coragem” e estrelou “Zoom” com Gael García Bernal e Jason Priestley, co-produção do Brasil com Canadá.
Em 2015, protagonizou e produziu a comédia romântica “Uma Loucura de Mulher”. O ano de 2016 trouxe Mariana em dose dupla. A atriz deu vida a Tancinha, personagem icônica de Claudia Raia em “Sassaricando”, numa releitura da obra assinada pelo autor Daniel Ortiz. Além do papel principal em “Haja coração”, exibida no horário das 7 da TV Globo, a atriz interpretou uma das protagonistas da série de terror da Globo, “Supermax”. Em 2017, Mariana participou de um episódio da série “Cidade Proibida”.
A estreia de “O Grande Circo Místico”, filme de Cacá Diegues rodado em 2015, aconteceu em 2018, no Festival de Cannes. O longa também encerrou o Festival do Rio. No mesmo ano, Mariana rodou a comédia “L.O.C.A.”, que estreou nos cinemas em 2021.
No ano de 2019, a atriz voltou às telinhas como Adalgisa, em “Se eu fechar os olhos agora”. A série, baseada na obra homônima de Edney Silvestre, foi exibida na TV Globo e está disponível no Globoplay. Ainda no mesmo ano, Mariana integrou o elenco da segunda temporada de “Ilha de Ferro”, do GloboPlay.
Em 2021, Mariana interpretou a Condessa de Barral, preceptora das princesas Isabel e Leopoldina, na novela “Nos Tempos do Imperador”. A trama ocupou o horário das 6 na TV Globo.
No ano seguinte, fez seu estreia como apresentadora no “Happy Hour com Mariana Ximenes”, exibido no GNT e disponível no Globoplay. No programa, ela recebia personalidades para uma conversa e sempre apresentava um drink. Ainda em 2022, rodou sua participação na série da “Turma da Mônica”.