Luego de actuar en el medio televisivo con Louis Jourdan, fue fichada en 1970 para protagonizar uno de sus programas más destacados: "The Mary Tyler Moore Show" (en España, "La Chica de la Tele"), considerado uno de los ciclos cómicos de TV estadounidenses más exitosos, donde fue secundada por Edward Asner, Valerie Harper, Gavin MacLeod, Ted Knight, Georgia Engel, Betty White y Cloris Leachman, hasta 1977; el programa fue galardonado en sus tres últimas temporadas con tres premios Emmy a la «mejor serie de comedia».