1996 hän voitti sekä Ranskan avointen että Wimbledonin juniorisarjat. Tuona vuonna hänet myös nimettiin ITF:n junioreiden maailmanmestariksi. 1999 sijoittamaton Mauresmo ylsi Australian avointen loppuotteluun, matkalla kukistaen muun muassa maailman ykkösen Lindsay Davenportin, mutta taipui finaalissa kakkoseksi rankatulle Martina Hingisille. Hänestä tuli toinen Australiassa finaaliin asti mennyt (Mary Pierce voitti vuonna 1995) ja vasta kolmas Open-turnausten aikakaudella Grand Slamin finaaliin yltänyt ranskatar.
Juuri vuoden 1999 Australian avointen semifinaaliyllätyksen jälkeen Mauresmo ilmoitti julkisesti lesboudestaan.[2] Toisin kuin vastaavassa tilanteessa olleet Billie Jean King ja Martina Navrátilová, ulostulo ei vaikuttanut Mauresmon yleisönsuosioon tai sponsorisopimuksiin.
Vuonna 2003 Mauresmo oli voittamassa Ranskalle Fed Cupia. Hän on eniten Fed Cupin kaksinpelejä voittanut ranskalainen. Seuraavana vuonna hän voitti hopeaa Ateenan olympiakisoissa. Finaalissa hän hävisi Belgian Justine Henin-Hardennelle. Syyskuun kolmantena2004 Mauresmosta tuli ensimmäinen maailman ykköseksi noussut ranskalaisnainen. Mauresmo on yksi harvoista pelaajista, joka on noussut rankingykköseksi voittamatta siihen mennessä Grand Slam -turnausta. Muita ovat olleet Kim Clijsters, joka nousi ykköseksi 2003, kaksi vuotta ennen ensimmäistä Grand Slam -voittoaan sekä Ivan Lendl, joka nousi ykköseksi 1983.