Licenciée au Dynamo de Minsk, Mariya Itkina se révèle lors de la saison 1954 en enlevant le titre du 200 mètres et du relais 4 × 400 mètres des Championnats d'Europe de Berne. Elle participe deux ans plus tard aux Jeux olympiques de 1956 à Melbourne et termine au pied du podium de l'épreuve du 4 × 100 m.