Nasce a Burbank, in California, il 24 luglio 1987 da Mike Wilson, ingegnere televisivo, e da Suzie Shapiro Wilson (1953-1996), casalinga. La madre era ebrea e suo padre è di origine irlandese. Ha tre fratelli più grandi, Danny, Jon e Joel, e una sorella più giovane, Anna. Suo cugino è lo scrittore Ben Shapiro. Nel 2009 si è laureata alla scuola d'arte dell'Università di New York.
Mara si dedicò alla recitazione quando aveva quattro anni. Ha iniziato a recitare a 5 anni interpretando Nikkie Petrova nella soap opera Melrose Place, quindi, nello stesso anno, ha recitato nel film Mrs. Doubtfire - Mammo per sempre, seguito poi da Miracolo nella 34ª strada. Ha recitato nel ruolo di Barbara Barton nel film TV del 1994, Un tempo per guarire, e Willow Johnson nel film TV del 1999, Balloon Farm.
Nel 1995 ha vinto il premio di "Giovane stella dell'anno". Le sue prestazioni in questi film hanno catturato l'attenzione di Danny DeVito, che l'ha voluta come protagonista in Matilda 6 mitica, adattamento dal libro per bambini scritto dall'autore Roald Dahl. Mara ha vinto un Young Artist Award per il suo ruolo in Un semplice desiderio di "Miglior Performance in un film come attrice protagonista" e un premio YoungStar per Matilda in "Miglior Performance di una giovane attrice in una commedia". È stata nominata due volte ai Saturn Award per la migliore prestazione di una giovane attrice sia per Matilda sia per Un semplice desiderio.
Mara Wilson cantò Make 'Em Laugh alla trasmissione televisiva durante il 67° Academy Awards il 27 marzo 1995, con Tim Curry e Kathy Najimy. Nell'agosto del 2005 ha recitato come protagonista in una produzione di Cenerentola di Rodgers e Hammerstein eseguito al Teatro Ector a Odessa, Texas. La sua apparizione a Thomas e la magica ferrovia è stato il suo ultimo ruolo cinematografico importante fino ad oggi. È tornata a recitare nel 2012 in un episodio della serie web Missed Connection.