Katowiceben született, Göttingenben járt egyetemre, ahol 1930-ban doktorált. 1931-ben férjével az Egyesült Államokba emigráltak, ahol Maria 1939-ig a Johns Hopkins University, 1939-től 1946-ig a Columbia University tanára volt. Az Argonne National Laboratory következett, majd 1960-tól a University of California, San Diego ahol tovább folytatta magfizikai kutatásait. 1963-ban Nobel díjat kapott, J. Hans D. Jensennel és Wigner Jenővel megosztva.
A Bryn Mawr College-ban hallgatott kémiát és geológiát, doktori értekezését 1912-ben geológiából készítette és védte meg. A United States Geological Survey társaságnál helyezkedett el és a Stissing Mountain szikláit tanulmányozta. Ő volt az első, aki kutatásainál Bruno Sander osztrák geológus módszerét alkalmazta. Erről írt Structural Petrography című könyve a szakma egyik alapművének számít.
Massachusetts államban, Nantucket szigetén született. Az első nő, akit az American Academy of Arts and Sciences tagjai közé választott. Nemzetközi elismerést aratott 1847-ben, amikor apja teleszkópjával meghatározta egy új üstökös pályáját. 1865-ben lett a Vassar kollégium professzora, az obszervatórium vezetőjének nevezték ki. Elérte, hogy a férfi professzorokkal azonos fizetést kapjon. 1873-ban megalapította az American Association for the Advancement of Women-t (Amerikai Egyesület a Nők Helyzetének Jobbításáért). Sokszor idézik a tanítványainak leggyakrabban feltett kérdését: