1995年,7岁的马思纯便第一次出演了电影《三个人的冬天》。2000年,13岁的马思纯又参演了电视剧《大宅门》,并在剧中饰演了少年白玉婷。高一时马思纯随妈妈蒋文娟到北京定居,从那以后便一直和妈妈住在一起。
2007年,马思纯因担任饶雪漫小说《甜酸》的书模而被更多人所认识。高考之前,已经积累了一些演戏经验的马思纯报考了北电导演系,但并未成功。随后,她听从妈妈的建议考入了中国传媒大学的播音系。大二的时候,马思纯被沈严导演挑中出演电视剧《爸爸我怀了你的孩子》的女一号,她他因此正式进入演艺圈发展。2011年,马思纯与胡歌、陈柏霖、陈意涵合作出演了都市时尚剧《摩登新人类》,并在剧中饰演了知性聪慧的完美小姐温雪。