Mary Astor s-a nascut cu numele Lucile de Vasconcellos Langhanke in Quincy, Ilinois in data de 3 mai 1906. A fost singurul copil al lui Otto Ludwing Langhanke si a lui Helen Marie de Vasconcellos. Lucile a facut scoala acasa si a fost invatata sa cinte la pian de catre tatal sau, care a insistat sa practice zi de zi.
In anul 1919 a trimis o fotografie de-a ei la un concurs de frumusete ce aparea in revista Motion Picture Magazine si a ajuns semifinalista. Ulterior Lucile a luat lectii de drama si a aparut in diferite scene ca amator. In anul urmator a trimis o alta poza aceleiasi reviste si a ajuns finalista, fiind inscrisa in concursul national. Pentru ca Lucile sa devina actrita in filme famiia s-a mutat in New York.
Un fotograf din Manhattan, Charles Albin, i-a vazut fotografia si i-a cerut fetei care capatase porecla „Rusty” sa-i pozeze. Fotografiile lui Albin au fost vazute de catre Harry Durant si Lucile a capatat un contract pe 6 luni cu Paramont Pictures. Numele ei a fost schimbat in Mary Astor. La vista de 14 ani, in anul 1921 a debutat cu numele cel nou in filmul Sentimental Tommy. Rolurile au fost in filme mute pina in anul 1929.
Dupa ce a aparut in citeva roluri a fost din nou angajata de catre Paramont, prima oara cu un contract de 1 an, fiind platita cu 500 $ pe saptamana. Cind a incetat contractul cu Paramont in anul 1925, a fost angajata de catre Warner Bros. Pe parcursul acestui contract a jucat in Don Juan (1926), alaturi de John Barrymore.
A fost numita una dintre Wamps Baby Stars in 1926, alaturi de Mary Brian, Dolores Costello, Joan Crawford, Dolores Del Rio, Janet Gaynor si Fay Wray. In anul 1928 a jucat in Dressed to Kill si in acelasi an a aparut si in comedia Dry Martini. Cind a terminat contractul cu Warner Bros a semnat un contract cu Fox pentru 3750$ pe saptamana. In anul 1928 s-a maritat cu directorul Kenneth Hawks si s-au mutat in Moorcrest.
Industria cinematografica trecand catre filmele cu sunet, compania Fox i-a dat un test al vocii, test pe care l-a picat deoarece studioul i-a considerat vocea mult prea grava. Astfel contractul i-a fost reziliat si nu a mai lucrat pe o perioada de 8 luni, in anul 1929. In urma unor lectii pentru voce luate si cu ajutor prietenei sale Florance Eldridge a ajuns sa joace in piesa Dawntown Los Angeles la teatrul Majestic.
In anul 1930 pe data de 2 ianuarie Kenneth Hawks, sotul lui Mary a decedat in urma prabusirii avionului in care se afla. In urma acestui accindent Mary a facut o cadere nervoasa si a fost trata de Dr. Franklyn Thorpe, cu care s-a si maritat in 29 iunie 1931. A ramas insarcinata si a nascut o fetita in luna iunie 1932, in Honolulu.
In anul 1941 a castigat premiul Oscar pentru rolul Sandra Kovac, o pianista egoista si egocentrica care renunta de bunavoie la propriul copil, in filmul The Great Lie. Dupa numeroase filme realizate, Mary Astor a decedat la data de 25 septembrie 1987 la varsta de 81 ani in urma unui emfizem pulmonar. Era internata in spitalul Motion Picture House. Ca recunostinta pentru cele peste 120 de apartitii filmate, Mary Astor are o stea pe Hollywood Walk of Fame.
Mary Astor a avut, în tinerețe, drept mentor, pe actorul John Barrymore, care a fost și iubitul ei. A avut probleme cu alcoolul și tentativă de suicid, despre care a scris în autobiografia intitulată "My Story", publicată în 1959, când cariera ei se apropia de sfârșit. În televiziune a debutat în 1954, în "The Missing Years", iar ultimul rol l-a făcut în 1964. Steaua ei, care strălucește pe Walk of Fame, este la poziția 6701.