Mary Nolan, właściwie Mary Imogene Robertson, urodziła się 18 grudnia 1905 roku w Louisville w stanie Kentucky jako córka Johna Robertsona i Mary Robertson. W młodości przeniosła się do Nowego Jorku, gdzie dorastała w trudnych warunkach finansowych. Jako nastolatka zaczęła pracować w świecie rozrywki i szybko trafiła do teatrów rewiowych. Na Broadwayu występowała pod pseudonimem Imogene „Bubbles” Wilson i była jedną z najbardziej rozpoznawalnych tancerek rewii Florenz Ziegfeld, należąc do słynnego grona Ziegfeld Girls.
Jej wczesną karierę brutalnie przerwał skandal obyczajowy związany z romansem z komikiem Frank Tinney. Związek ten zakończył się publicznym konfliktem i przemocą wobec aktorki, co wywołało ogromne zainteresowanie prasy i doprowadziło do ostracyzmu w środowisku nowojorskiego teatru. W rezultacie Robertson opuściła Stany Zjednoczone i wyjechała do Europy.
W Niemczech rozpoczęła nowy etap kariery filmowej, występując pod nazwiskiem Imogene Robertson w produkcjach związanych z berlińską kinematografią, często współpracując z wytwórnią UFA. W drugiej połowie lat dwudziestych nakręciła tam kilkanaście filmów i zdobyła znaczną popularność wśród europejskiej publiczności.
Po powrocie do Stanów Zjednoczonych w 1927 roku przyjęła nowy pseudonim – Mary Nolan – który miał pomóc jej rozpocząć karierę od nowa i odciąć się od wcześniejszych skandali. Studio Universal Pictures rozpoczęło intensywną kampanię promocyjną, przedstawiając ją jako „The Girl with the Haunted Eyes”.
Jednym z ważnych filmów z jej udziałem był dramat „Young Nowheres” (1929), w którym wystąpiła u boku Richard Barthelmess. W tym samym okresie pojawiła się także w filmie „Desert Nights” (1929), gdzie partnerował jej John Gilbert. W remake’u filmu „Outside the Law” (1930) zagrała główną rolę kobiecą u boku Edward G. Robinson.
Choć początek kariery dźwiękowej zapowiadał się obiecująco, życie prywatne aktorki zaczęło coraz silniej wpływać na jej sytuację zawodową. Problemy zdrowotne, uzależnienie od narkotyków oraz konflikty ze studiami filmowymi doprowadziły do zerwania kontraktu z Universalem w 1931 roku. W następnych latach próbowała wrócić do pracy scenicznej w teatrach wodewilowych, lecz jej stan zdrowia i narastające trudności finansowe uniemożliwiły powrót do dawnej pozycji.
W latach trzydziestych jej życie stopniowo pogrążało się w kryzysie. Zmagała się z uzależnieniem, chorobami oraz epizodami depresyjnymi, które doprowadziły m.in. do hospitalizacji psychiatrycznej. Dawna gwiazda Hollywood popadła w ubóstwo i niemal całkowicie zniknęła z życia publicznego.
Mary Nolan zmarła 31 października 1948 roku w swoim mieszkaniu przy Cedros Avenue w Van Nuys w Kalifornii w wieku 42 lat. Sekcja zwłok wykazała przedawkowanie barbituranów. Została pochowana na Hollywood Forever Cemetery, gdzie przez wiele lat spoczywała w nieoznakowanym grobie.
Dziś Mary Nolan bywa uznawana za jedną z najbardziej tragicznych postaci w historii wczesnego Hollywood – aktorkę, której losy odzwierciedlają zarówno blask międzynarodowej sławy, jak i dramatyczne konsekwencje przemocy, uzależnienia oraz bezwzględności systemu studyjnego epoki kina niemego i wczesnego dźwiękowego.