据公开资料，马旭1932年出生于木兰县的一个中医世家，爷爷是清朝的御医。她1947年参加中国人民解放军，1950年参加抗美援朝，和战斗英雄黄继光同一个师。
抗美援朝期间，她被授予抗美援朝纪念章、保卫和平纪念章和朝鲜政府三等功勋章，并还结识了她的伴侣、同为军医的颜学庸。回国后，她被保送到第一军医大学，后分配到原武汉军区总医院。当时刚刚结婚的马旭，主动申请成为一名伞兵，甚至为此做了绝育手术。然而，她申请成为伞兵的请求起初并没通过。
她曾自述，"我身高只有1米53，体重不到75斤，达不到伞兵标准。师长张治银考虑到我新婚不久，没批准。我自己也知道，整个部队1万多人，还没有女兵跳伞的先例。但是我并没有因此气馁，没能参加跳伞训练，我就在一旁偷偷学习。晚上等伞兵们训练完了，我就偷偷跑到训练场，趁着月光练习。"一段时间后，她咬破手指写了一封血书:"身在空降师，如果不跳伞，怎么能叫伞兵?我恳求组织批准，并保证成为合格的伞兵!"
张治银说:"如果你跳得比部队战士好，就让你上，比部队战士差，就别再提!"她随后跳上平台，连跳三下，最终部队同意她的请求。1962年秋，马旭第一次正式登机跳伞，此后20多年间，她跳伞140多次，创造了三项中国之最--第一个跳伞女兵、跳伞次数最多女兵、实施空降年龄最大女兵。
