Майя Григорьевна Булгакова родилась 19 мая 1932 года в селе Буки под Киевом. После окончания ВГИКа (курс Б. Бибикова и О. Пыжовой) она поступила на работу в Театр-студию киноактера.

В первый же год работы она снялась в фильме «Вольница» режиссера Григория Рошаля. О ней стали говорить как о многообещающей актрисе, однако предложений о съемках долгое время не поступало. Майя не унывала: она стала петь с оркестром Леонида Утесова и добилась больших успехов, получив в 1957 году приз на Всемирном фестивале молодёжи и студентов в Москве.

Первой серьезной киноработой актрисы стал фильм «Крылья» режиссера Ларисы Шепитько, вышедший в прокат в 1966 году. Майя сыграла в нем летчицу Надежду Петрухину, которая стала после войны директором училища. Этот фильм открыл Майе дорогу к самым лучшим ее ролям в фильмах «Егор Булычёв и другие» (1971), «Чужие письма» (1975), «Приключения Электроника» (1979), «Цыган» (1979), «Прощание славянки» (1985) и других. Всего актриса снялась в более чем ста фильмах.

В 1976 году Майе Булгаковой было присвоено звание Народной артистки России.

В 1994 году Майя Булгакова вместе с Любовью Соколовой попали в автокатастрофу. Любовь Соколова выжила, а Майя Булгакова скончалась в больнице через несколько дней, 7 октября 1994 года.