Heilmann starb am Freitagabend in einem Krankenhaus in Riverhead im US-Bundesstaat New York an den Folgen eines Sturzes eine Woche zuvor, wie ihre Studioleiterin bestätigte. Heilmann, die ursprünglich als Keramikerin ausgebildet worden war, wurde vor allem für ihre farbenfrohen, bewusst unregelmäßigen abstrakten Gemälde bekannt. In ihren Arbeiten griff sie geometrische Formen und Raster der Moderne auf, lockerte deren Präzision jedoch mit schiefen Linien, leuchtenden Farben und spielerischen Formen auf. Damit setzte sie sich zugleich von der Strenge der Minimal Art ab.
Die am 3. Januar 1940 in San Francisco geborene Künstlerin studierte zunächst englische Literatur und anschließend Keramik und Bildhauerei an der University of California in Berkeley. 1968 zog sie nach New York, wo sie zunächst als Bildhauerin arbeitete. Weil Frauen in der damaligen Kunstszene nur schwer Zugang zu wichtigen Ausstellungen fanden, wandte sie sich schließlich der Malerei zu.
Heilmann erlangte erst vergleichsweise spät breite Anerkennung. 2007 eröffnete im New Museum in New York ihre erste große Museumsretrospektive "Mary Heilmann: To Be Someone". Zu diesem Zeitpunkt war sie 67 Jahre alt. Ihre Arbeiten beeinflussten unter anderem die Künstlerinnen Laura Owens, Jessica Stockholder und Elizabeth Peyton.
Auch als Möbeldesignerin erfolgreich
Neben ihren Gemälden fertigte Heilmann auch Möbel. Ab 2002 entwarf sie kantige Stühle aus Sperrholz, die sich auf die geometrische Formensprache des Minimalismus bezogen, diese aber durch leuchtende Farben und ihren Anspruch auf Bequemlichkeit ironisch brachen. 2015 wurden 45 ihrer Stühle auf der Terrasse des neuen Whitney Museum of American Art in New York gezeigt.
Heilmann beschrieb ihre künstlerische Arbeit mit großer Nüchternheit: Ideen für ihre Bilder entstünden vor allem durch Denken, Tagträumen und Sitzen.