Певица умерла в больнице, причиной смерти, по предварительным данным, могло стать воспаление легких. Известно, что Мария Пахоменко страдала болезнью Альцгеймера.

Пик популярности Марии Пахоменко пришёлся на 60-е и 70-е годы. Она исполняла такие песни как «Стоят девчонки», «Качает, качает», «Рябина», «Лучше нету того цвету» и многие другие. Исполняемые ей шлягеры звучали в фильмах «Личная жизнь Кузяева Валентина», «Умные вещи», «Сладкая женщина», «Опровержение». В 1971 году Пахоменко была удостоена гран-при международного конкурса «Золотой Орфей», проходившего в Болгарии.