Maria Machado dispute son premier marathon d'une compétition internationale majeure à l'occasion des Championnats d'Europe d'athlétisme 1990 de Split, terminant la course à la dixième place. En 1991, elle se classe septième des Championnats du monde de Tokyo et obtient le même résultat l'année suivante lors des Jeux olympiques d'été de Barcelone. La Portugaise remporte sa première médaille internationale à l'occasion des Championnats du monde 1993 de Stuttgart, terminant deuxième du marathon derrière la Japonaise Junko Asari. Elle confirme son statut de meilleure athlète continentale en s'assurant dès l'année suivante le titre des Championnats d'Europe d'Helsinki en 2 h 29 min 54 s devant l'Italienne Maria Curatolo. Le , Machado remporte le marathon des Championnats du monde de Göteborg avec le temps de 2 h 25 min 39 s, devant la Roumaine Anuta Catuna et l'Italienne Ornella Ferrara, devenant la première athlète portugaise de l'histoire championne du monde d'athlétisme. Figurant parmi les favorites des Jeux olympiques d'Atlanta en 1996, elle ne prend finalement que la septième place de la compétition.