Маша Миронова — дочь коменданта Белогорской крепости. Это обыкновенная русская девушка, «круглолицая, румяная, с светло-русыми волосами». По своей натуре она была трусливой: боялась даже ружейного выстрела. Жила Маша довольно замкнуто, одиноко; женихов в их деревне не было.
Мать её, Василиса Егоровна, говорила о ней: «Маша; девка на выданье, а какое у ней приданое? — частый гребень, да веник, да алтын денег, с чем в баню сходить. Хорошо, коли найдётся добрый человек; а то сиди себе в девках вековечной невестою». Познакомившись с Гринёвым, Маша полюбила его. После ссоры Швабрина с Гринёвым, она рассказала про предложение Швабрина стать его женой. На это предложение Маша, естественно, ответила отказом: «Алексей Иваныч, конечно, человек умный, и хорошей фамилии, и имеет состояние; но как подумаю, что надобно будет под венцом при всех с ним поцеловаться. Ни за что! Ни за какие благополучия!»
Маша, не мечтавшая о сказочном богатстве, не хотела выходить замуж по расчёту. На дуэли со Швабриным Гринёв был тяжело ранен и несколько дней пролежал без сознания. Все эти дни Маша ухаживала за ним. Придя в себя, Гринёв признаётся ей в любви, после чего «она безо всякого жеманства призналась Гринёву в сердечной склонности и сказала, что её родители будут рады её счастью». Но Маша не хотела выходить замуж без благословения его родителей. Благословения Гринёв не получил, и Маша сразу же отдалилась от него, хотя ей очень трудно было это сделать, так как её чувства по-прежнему оставались сильны.
После захвата крепости Пугачёвым родители Маши были казнены, а её спрятала в своём доме попадья. Швабрин, запугав попа с попадьёй, забрал Машу и посадил под замок, заставляя выйти замуж за него. К счастью, ей удаётся отправить письмо Гринёву с просьбой об освобождении: «Богу угодно было лишить меня вдруг отца и матери: не имею на земле ни родни, ни покровителей. Прибегаю к вам, зная, что вы всегда желали мне добра и что вы всякому человеку готовы помочь.»
Гринёв не оставил её в трудную минуту и приехал вместе с Пугачёвым. У Маши состоялся разговор с Пугачёвым, из которого тот узнал, что Швабрин ей не муж. Она сказала: «Он мне не муж. Я никогда не буду его женою! Я лучше решилась умереть, и умру, если меня не избавят». После этих слов Пугачёв всё понял: «Выходи, красная девица; дарую тебе волю». Маша видела перед собой человека, который был убийцей её родителей, и, наряду с этим, её избавителем. И вместо слов благодарности «она закрыла лицо обеими руками и упала без чувств». Пугачёв отпустил Гринёва с Машей, сказав при этом: «Возьми себе свою красавицу; вези её куда хочешь, и дай вам бог любовь да совет!» Они поехали к родителям Гринёва, но по дороге Гринёв остался воевать в другой крепости, а Маша с Савельичем продолжили свой путь.
Родители Гринёва хорошо приняли Машу: «они видели благодать божию в том, что имели случай приютить и обласкать бедную сироту. Вскоре они к ней искренно привязались, потому что нельзя было её узнать и не полюбить». Любовь Гринёва к Маше уже не казалась его родителям «пустою блажью», они только и желали, чтобы их сын женился на капитанской дочке. Вскоре Гринёва арестовали. Маша очень сильно переживала, ведь она знала настоящую причину ареста и считала себя виновной в несчастьях Гринёва. «Она скрывала от всех свои слёзы и страдания и между тем непрестанно думала о средствах, как бы его спасти». Маша собралась ехать в Петербург, сказав родителям Гринёва, что «вся будущая судьба её зависит от этого путешествия, что она едет искать покровительства и помощи у сильных людей как дочь человека, пострадавшего за свою верность».
В Царском Селе гуляя по саду, она встретилась и разговорилась с одной знатной дамой. Маша рассказала ей про Гринёва, и дама обещала помочь, поговорив с императрицей. Вскоре Машу позвали во дворец. Во дворце она узнала в императрице ту самую даму, с которой разговаривала в саду. Императрица объявила ей об освобождении Гринёва, сказав при этом: «Я в долгу перед дочерью капитана Миронова». Во встрече Маши с императрицей по-настоящему раскрывается характер капитанской дочки — простой русской девушки, трусливой по натуре, безо всякого образования, нашедшей в себе в необходимый момент достаточно силы, твёрдости духа и непреклонной решительности, чтобы добиться оправдания своего ни в чём не виновного жениха.