Und neben ihrer Filmarbeit ist sie immer wieder auf der Bühne zu sehen: mit Horton Footes "Lilky Dale" oder Beth Henleys "The Lucy Spot" und "Been Taken" feierte sie Erfolge, mit Frances McDormand und Linda Hunt war sie in Tschechows "Drei Schwestern" unter der Regie von Emily Mann zu sehen. Ihr Filmdebüt gab Mary Stuart Masterson bereits als Kind in dem subtilen Horrorfilm "Die Frauen von Stepford" (1975). Fünf Jahre später folgte eine Rolle in der TV-Produktion "City In Fear".
In Hollywood zählen unter anderem ihre Darstellung in Jon Avnets "Grüne Tomaten" (1991) und ihre Hauptrolle neben Johnny Depp und Aidan Quinn in Jeremiah Chechiks "Benny & Joon" (1993) zu Mastersons großen Erfolgen. Für Jonathan Kaplans "Die Second-Hand Familie" (1989) wurde sie vom National Board of Review als beste Nebendarstellerin des Jahres ausgezeichnet.
Zu ihren weiteren Arbeiten gehören "Auf kurze Distanz" (1985) von James Foley mit Sean Penn und Christopher Walken, Howard Deutchs "Ist sie nicht wunderbar?" (1987), in dem sie als Partnerin von Eric Stoltz agiert, Danny Hustons "Mr. North - Liebling der Götter" (1988), der ihr die Möglichkeit gab, mit Legenden wie Lauren Bacall und Robert Mitchum zusammenzuarbeiten und "Der steinerne Garten" (1987) mit James Caan, der von dem Regie-Star Francis Ford Coppola inszeniert wurde.
Dem deutschen Publikum begegnete die vielbeschäftigte Mary Stuart Masterson 1994 etwa neben Madeleine Stowe, Drew Barrymore und Andie MacDowell als eines der "Bad Girls" unter der Regie von Jonathan Kaplan, in dem schmalzigen Liebesfilm "Das Rosenbett", in dem Sumpf-Thriller "Mississippi Delta" (beide 1995) und in einer Gastrolle in Kevin Costners "The Postman" (1997). 2000 verwirklichte Mary Stuart Masterson ihre erste Regiearbeit "The Other Side", für das sie das Drehbuch schrieb und in dem sie auch eine Hauptrolle übernahm.
Weitere Filme mit Mary Stuart Masterson: "Die Himmelsstürmer" (1985), "Unglaubliche Geschichten" (1986), "My Little Girl" (1987), "Ein himmlischer Liebhaber" (1988), "Kein Baby an Bord" (1990), "Familienchaos" (1991), "Radioland Murders" (1994), "Lily Dale" (1996), "Am zweiten Weihnachtstag", "Dogtown" (beide 1997), "Träume bis ans Ende der Welt" (1998) von Schauspiel-Kollege Timothy Hutton mit Kevin Bacon und Cathy Moriarty, "TheFlorentine" mit Jasmes Belushi und Michael Madsen, "Genug ist genug!" (beide 1999), "Kate Brasher" (TV-Serie), "Blutige Indizien - Das Spiel mit dem Tod" (beide 2001), "R.U.S./H.", "Leo" (beide 2002), "Blue's Clues - Blau und schlau" (Serie), "Ein Werk Gottes" (beide 2004), "The Sisters", "Whiskey School", "Waterfront" (Serie, alle 2005), "The Insurgents" (2006), "Law & Order: New York" (Serie, 2004-2007),