1947年，馬旭加入了人民解放軍。她與黃繼光在同一部隊，先后參加了遼沈戰役和抗美援朝戰爭，多次立功受勛，并在戰場上結識了愛人顏學庸?；貒?，馬旭作為優秀衛生員，被保送到第一軍醫大學深造，并以全優的成績被分配到原武漢軍區總醫院。
1961年，中央軍委命令組建中國人民解放軍空降兵，馬旭作為軍醫擔任跳傘訓練的衛勤保障。
1962年秋，馬旭第一次正式登機跳傘，此后20多年間，她跳傘140多次，創造了三項中國之最——第一個跳傘女兵、跳傘次數最多女兵、實施空降年齡最大女兵。
1983年開始，馬旭決定將自己多年的醫務工作經驗結合跳傘經驗總結出來，獻給部隊。
20世紀90年代，馬旭離休后，并沒有“安享晚年”，而是仍忙著醫學科研。但隨著年紀漸長，無兒無女的馬旭越發思念家鄉。作為第一代空降兵，馬旭總計跳傘140多次，成為中國第一個跳傘女兵、跳傘次數最多女兵、實施空降年齡最大女兵。
馬旭與丈夫在軍內外報刊發表了100多篇學術論文和體會，并撰寫了《空降兵生理病理學》《空降兵體能心理訓練依據》，填補了我國在這方面的研究空白。
同時，馬旭、顏學庸夫婦還研制出“充氣護踝”，讓空降兵著陸就像踩在氣墊上，減少反沖力，減少扭傷情況，并于1989年獲得國家專利。此后，馬旭和丈夫又經過多次高原跳傘訓練和水上跳傘訓練，研制出“單兵高原供氧背心”，并于1996年獲得國家發明專利證書。
抗美援朝期間，馬旭被授予抗美援朝紀念章、保衛和平紀念章和朝鮮政府三等功勛章。
2019年1月榮獲“冰城楷?！?、2018“感動龍江”年度人物。
2019年2月18日，馬旭獲評“感動中國2018年度人物”
2019年6月25日，第七屆全國道德模范評選表彰活動組委會公示為第七屆全國道德模范候選人。
2019年9月5日，馬旭當選第七屆全國道德模范。作為三位獲獎代表之一，馬旭在第七屆全國道德模范座談會上發言。
