Родилась в Ленинграде.
Дочь учёного-полярника В.П. Гаврило,
выдающегося специалиста в области физики льда.
В 1979–1984 гг. училась в Ленинградском государственном университете (биолого-почвенный факультет, кафедра зоологии позвоночных).
С 1984 по 2013 г. работала в отделе географии полярных стран Арктического и антарктического научно-исследовательского института (ААНИИ) – инженером и научным сотрудником, с 2012 г. – по совместительству. В настоящее время – ведущий научный сотрудник ААНИИ.
С 2000 по 2003 г. – ученый секретарь Российского государственного музея Арктики и Антарктики.
С 2005 по 2007 г. – старший научный сотрудник музея «Ледокол “Красин”» – филиала Музея Мирового океана в Санкт-Петербурге.
В 2006–2007 гг. М.В. Гаврило принимала активное участие в разработке научного обоснования проекта национального парка «Русская Арктика». Сразу после создания национального парка в 2011 г. – его ведущий научный сотрудник, а с 2012 г. – заместитель директора по научной работе.
Научные интересы Марии Владиславовны связаны с полярной орнитологией, прежде всего – с изучением редкой, внесённой в Красную книгу России белой чайки, гнездящейся только в Арктике. С 2006 г. М.В. Гаврило – координатор с российской стороны совместного российско-норвежского проекта по исследованию белой чайки. В 2011 г. защитила кандидатскую диссертацию в СПбГУ «Белая чайка Pagophila eburnea (Phipps, 1774) в российской Арктике: особенности гнездования вида в современном оптимуме ареала». Соавтор и участник российско-норвежской базы данных по колониям морских птиц Карско-Баренцевоморского региона, руководитель одного из экологических проектов Международной программы Северный морской путь «Морские птицы вдоль трассы Северного морского пути».
Автор более 170 публикаций (научных, научно-популярных, публицистических), редактор девяти научных сборников и монографий.
С 2016 г. – научный руководитель комплексной экспедиции «Открытый океан: архипелаги Арктики». Экспедиция каждый год проводит исследования на островах Северного Ледовитого океана, изучая как природу Арктики, так и культурно-исторические памятники.