É descendente do político brasileiro Joaquim Murtinho. Seu pai, o engenheiro agrônomo carioca Frederico Murtinho Braga, teve que fazer um trabalho no Norte do Brasil, para o Instituto Agronômico do Norte, e então conheceu Maria do Carmo, filha do Dr. Enéas Pinheiro, então diretor do instituto, e os dois se apaixonaram. Casaram-se e Rosamaria veio para o Rio de Janeiro ainda bebê, aos 21 dias de idade. Na então capital do país, a moça teve uma vida de praia, passeios, na belíssima cidade que ficou sendo sua terra de fato. Morou durante um ano nos Estados Unidos. Queria estudar Direito e para isso vinha se preparando, mas entrou para o teatro, arte pela qual se apaixonou e que a fez desistir de tudo o mais.
Seu irmão começou a fazer teatro amador com Paulo Francis, e Rosamaria ingressou no grupo "Studio 53". Uma das atrizes adoeceu e Rosamaria, a pedido de seu irmão e por sugestão de Paulo Francis, tomou o lugar dela, isso aos dezoito anos, num grupo amador, mas que levava o trabalho a sério. Um dia, Silveira Sampaio, que era dono do Teatro de Bolso, assistiu a uma apresentação do grupo e gostou de Rosamaria, convidando-a a participar de uma peça dele. Só aí ela ganhou seu primeiro salário. Depois foi a vez de Sandro Polônio chamá-la para fazer teatro em São Paulo, mas os pais não permitiram. Porém, acompanhada pela mãe, Rosamaria foi para Portugal trabalhar. Ainda nem era atriz nacional, e já era atriz internacional.
Voltando ao Brasil, começou a trabalhar na televisão, ao mesmo tempo em que fazia teatro, com o Teatro dos Sete, que era de Fernanda Montenegro, Fernando Torres, Sérgio Britto e outros, por volta de 1955. Participou nessa época do programa "Câmera Um", de Jacy Campos, que montava todo o espetáculo usando apenas uma câmera. Depois Rosamaria foi do Rio para São Paulo, participando de grandes peças, dentre as quais O Canto da cotovia, A Rosa tatuada e Manequim. Foi numa dessas montagens que viria a conhecer o ator Mauro Mendonça, com quem se casou em 1959.
Dependendo de seus trabalhos e dos de Mauro em televisão e teatro, a vida de Rosamaria sempre esteve entre a "terra da garoa" e a "cidade maravilhosa". Trabalhou na TV Tupi e, contratada pela TV Excelsior, mudou-se para São Paulo, onde participou de telenovelas como A moça que veio de longe, A muralha, Sangue do meu sangue, Os estranhos, entre outras. Em 1972 estreiou na Rede Globo, participando de O primeiro amor, e onde outras telenovelas de sucesso se seguiram.
No fim da década de 1980 foi trabalhar na TV Manchete, atuando em Kananga do Japão e Pantanal, voltando a seguir à Rede Globo. Sem deixar o teatro de lado, Rosamaria atuou em Ô Abre alas, que falava de Chiquinha Gonzaga.
É casada com Mauro Mendonça com quem tem três filhos homens, sendo que um deles, Mauro Mendonça Filho, é diretor da Rede Globo. Entre seus trabalhos de destaque estão as personagens:Zuleica de Pantanal(1990),Romana em a Próxima Vítima(1995),Margot em Vila Madalena(1999),Carlota em Estrela-Guia(2001),Margot em Chocolate com Pimenta(2003) e a Otília de Sete Pecados(2007).

Cônjuge: Mauro Mendonça (desde 1959)
Filhos: Mauro Mendonça Filho, Rodrigo Mendonça, João Paulo Mendonça
Filiação: Frederico Murtinho Braga, Maria do Carmo Pereira
Irmão: Carlos Murtinho