1945年から1949年にかけて、ウェルズはもっぱらメル・トーメとの共同作業に取り組んだ。そこから生まれたヒット曲には、「Born to be Blue」や「A Stranger Called the Blues」、また、多数の映画関係の楽曲が含まれていた。ふたりの共作として最も有名になったのは「ザ・クリスマス・ソング」である。ウェルズは、歌い出しの4行の歌詞に相当する言葉を、1945年7月の暑い日に書き留めた。そこへトーメがやって来て、ノートに書かれたメモを見つけた。ウェルズは、暑いカリフォルニアの夏を涼やかに過ごすために、クリスマス・ソングを書いてみるのは一興だと考え、トーメもこれに同意した。40分ほどの間に完成したこの歌は、やがてナット・キング・コールの歌唱などによって広まり、歴史上最も頻繁に歌われるクリスマス・ソングのひとつとなった。
小学生の時に地元の合唱団に参加、中学生の頃からテレビのコマーシャルソングの収録に参加していた。都立武蔵丘高校入学後はパンクロックバンド『麻里バンド』を結成。青山学院大学文学部に進学し『Misty Cats』のヴォーカルとして活動。1983年、糸井重里による『麻里ちゃんは、ヘビーメタル。』というキャッチコピーとともにアルバム『Lunatic Doll〜暗殺警告』でメジャーデビュー。1980年代に女性ロックヴォーカリストの旗手として注目を集め、当時のハードロックジャンルとしては異例とも言えるアルバム売り上げを誇っていた。1985年には初のシングル「Blue Revolution」を発表、この頃からすでにセルフ・プロデュースをするようになり、全国ライブツアーも精力的に行うようになった。1987年発表の『IN THE PRECIOUS AGE』からロサンゼルスでレコーディングするようになり、著名なプロデューサー、ミュージシャンを起用してアルバムを製作するようになる。この頃から、初期に見られたハードロック色の強い曲調からポップさも取り入れた幅広い音楽性を表現し、ファン層をさらに広げていった。1988年にはNHKのソウルオリンピックNHK中継テーマソング（NHKはこの時から近代オリンピック中継の自局テーマソングを設けるようになった）「Heart and Soul」を担当し初のオリコンチャートトップ10入りのヒットとなる。同年、第39回NHK紅白歌合戦への出演打診があったが辞退した。デビュー時からCMやドラマなどへの出演はしない方針を打ち出している。ファンクラブ誌などによると、本人は本業のミュージシャン以外の仕事は不器用で出来ないと語っている。1989年の「Return to Myself 〜しない、しない、ナツ。」がオリコンチャート初登場5位を記録し、その後、プリンセス プリンセスの「Diamonds」や工藤静香の「嵐の素顔」などと熾烈な1位争いの末、登場6週目にして1位を獲得する大ヒットとなった。同タイトルのアルバムも1位を記録した。この年は日本武道館公演を含む約70本の大規模なライブツアーを行った。1990年代に入り、シングル「Heaven Knows」、「Paradox」、「Cry For The Moon」などがヒットし、アルバムも『COLORS』（オリコン初登場2位）、『TOMORROW』（同2位）、『Anti-Heroine』（同1位）と立て続けにヒットを飛ばした。この時期も90年のアリーナーツアー「Superior」、アルバムを引っ提げた大規模なライブツアーを精力的に行った。1993年にはチャリティーグループ『USED TO BE A CHILD』に参加し、さらには音楽活動の場所をアジア、翌1994年にはヨーロッパへと海外にも広げていった。1996年にはこれまでのハードやポップなノリとは違う、ウイスパー歌唱を取り入れたアルバム『Persona』（同2位）を発表するが、以後ライブ活動をしばらく休止することとなった。この時期はアルバム製作を続けながら、精神分析学を参考にした作詞やレコーディングエンジニアリングなどのノウハウも学ぶことになる。2002年、再びロック色の強いアルバム『marigold』を発売し、日本では9年ぶりとなるライブツアーを再開した。以降、ほぼ隔年ペースでオリジナル・アルバムを発表、それを掲げたライブツアーを行った。2010年、アルバム『Aestetica』のライブツアーの模様は、BS番組で放送されると話題を呼び、中野サンプラザでの千秋楽を収録した『Mari Hamada Live in Tokyo "Aestetica"』は2011年9月9日付けオリコンDVD音楽デイリーチャートで1位（週間2位）、総合チャートでも3位（週間8位）にランクインした。2012年2月にリリースのアルバム『Legenda』、同作の時のライブツアーを収録したDVDはともに前作を上回るセールスを記録するなど再び評価が高まってきた。2013年、デビュー30周年を迎える。本人プロデュースのベストアルバムシリーズの第3弾『INCLINATION III』（オリコン初登場11位）、『MARI HAMADA COMPLETE SINGLE COLLECTION』をはじめ30周年記念作品を続々とリリース。メディア出演や30周年記念ライブツアーも行い、ライブツアーは翌年4月27日の『東京国際フォーラムホールA』公演にて大盛況のうち幕を閉じた。東京国際フォーラムでのライブの模様はWOWOWで2014年7月20日に放送された。ライブの模様はDVDとBlu-rayで発売され、2000年以降発売された映像作品で最高のセールスを記録した。また同年8月16日に初の大型野外フェス『サマーソニック 2014』に出演。さらに同9月には東京と大阪で初のフルオーケストラとの共演でライブを開催した。2015年年頭から、オリジナルアルバムの自作曲・曲依頼等に始まり、春頃よりアメリカ、夏頃から日本国内での録音を開始した。その後アルバム製作を一時中断し、10月11日にLOUD PARK2015 の第2日目に初出演を果たし、入場規制が出るほどの大盛況だった。LOUD PARKの出演後に再度渡米し、アルバムのミックスをビル・ドレッシャーと共に行い、次いでマスタリングを国内にて終了後、最新オリジナルアルバム『Mission』を2016年1月13日に発表した。本作はオリコン初登場11位にランクインした（2016年1月25日付け）。2016年3月からは、本作を携えたコンサートツアーを開催している。2018年4月、デビュー35周年を機にJVCケンウッド・ビクターエンタテインメントへの移籍（復帰）と、移籍後初となるアルバム『Gracia』のリリースを発表。2018年8月1日、ビクター復帰後初、通算28作目のオリジナルアルバム『Gracia』発売。同年10月からはアルバムに伴うツアー「Mari Hamada The 35th Anniversary Tour 2018 “Gracia”」をZepp Nagoyaを皮切りに開始した。また、2018年内最後となるZepp Tokyo公演にて、2019年4月19日に25年ぶりとなる日本武道館公演を行うことと、自身初となるファン投票形式のベストアルバムのリリースを発表した。アルバムの発売時期は2019年初旬の予定。