Maria föddes i Stettin den 25 oktober 1759 under
namnet prinsessan Sophia Dorothea av Würtemburg.
Som ung prinsessa tillägnade hon sig tidigt åsikterna
inom kvinnofilosofin (kvinnan skulle uppfostra barnen
och sköta om hemmet, hon skulle också vara ekonomisk).
När den ryske tronföljaren Pavel hade blivit änkling efter Natalja Aleksejevna skyndade sig tsaritsan Jekaterina II att kontakta sin gode vän kung Fredrik II av Preussen. Han var en utmärkt äktenskapsmäklare. Sophia hade varit bortlovad till arvtagaren i Darmstadt, men vid tanken på att bli rysk tsaritsa lämnades han därhän. Pavel blev förtjust i Sophia när han fick veta att det var Fredrik II som hade rekommenderat henne. Pavel var barnsligt förtjust i allt som var preussiskt och hade alltid beundrat deras kung. Jekaterina II var mycket nöjd över valet av fästmö. För att belöna "äktenskapsmäklaren" förnyade hon alliansfördraget med Preussen. Sophia var "en god, okonstlad och glad flicka, helt beredd att avguda sin make, att ignorera hans brist på charm och hans dåliga humör. Hon älskade honom lojalt och älskades också av honom under många år." Enligt Henri Troyat skedde övergången till den ortodoxa religionen utan problem. Sophias nya namn blev Maria Fjodorovna.
Bröllopet, den 26 september 1776, skedde mindre än ett år efter Natalja Aleksejevnas död, och till en början verkade äktenskapet vara lyckligt. Paret fick tio barn: Aleksandr född 1777, Konstantin 1779, Aleksandra 1783, Jelena 1784, Maria 1786, Jekaterina 1788, Olga 1792, Anna 1795, Nikolaj 1796 och Michail 1798. Den blivande tsar Aleksandr I föddes i december 1777. Så som den tidigare tsaritsan Jelisaveta hade tagit Pavel ifrån modern när han föddes, tog tsaritsan Jekaterina med Aleksandr till sina rum utan att bry sig om de nyblivna föräldrarnas åsikt. Hon skulle uppfostra honom till att bli en bra tsar. Föräldrarna fick tillåtelse att träffa barnet ibland, men Jekaterina ansåg inte att de klarade att uppfostra en blivande tsar. Vid det första barnets födelse fick de nyblivna föräldrarna palatset Pavlovsk (uppkallat efter Pavel), strax utanför Petersburg, i present. Snart var Maria gravid igen, sonen Konstantin föddes sjutton månader efter Aleksandr. Jekaterina tog hand om honom också. Parets döttrar däremot intresserade inte Jekaterina politiskt, men hon utsåg en sköterska åt dem som skulle kunna motverka den, enligt henne, "skadliga miljön" hos föräldrarna. Pavel motarbetade och förtalade Jekaterina som i sin tur naturligtvis ansåg att det var olämpligt att föräldrarna skulle uppfostra sina barn till att hata henne. I början av äktenskapet hade Pavel och Maria bott i Vinterpalatset, men vid äldsta dottern Aleksandras födelse flyttade de till palatset i Gatjina, som de fått i present av tsaritsan. Maria skötte om Gatjina-palatset medan Pavel förvandlade Pavlovsk till ett regemente där han tränade sina trupper. Marias graviditeter och förlossningar hade alla varit svåra och vid Michails födelse hade hon varit nära att dö. Efter hans födelse råddes Maria att avsluta det intima samlivet med maken. Pavel hade istället flera älskarinnor bl.a. Marias hovdam Jekaterina Nelidova och den sextonåriga Anna Lopukina, som han installerade i en våning i Michailovskijpalatset.
Varken Pavel eller Maria hade några viktigare uppgifter under Jekaterina II:s regering. Men när Jekaterina ämnade bryta alliansen med Preussen och istället sluta förbund med Österrike protesterade tronföljarparet eftersom båda var för Preussen. De skickades iväg på en fjorton månader lång resa ut i Europa för att inte vara i vägen. Jekaterina önskade att barnbarnet Aleksandr skulle efterträda henne på tronen istället för sonen Pavel, som hon ansåg var olämplig. Hon uppmanade Maria Fjodorovna att skriva under ett dekret som skulle ändra tronföljden, men Maria ville inte gå bakom ryggen på sin make.
År 1796 blev Pavel ny tsar. Hans mål var att förstöra allt som hans hatade mor, Jekaterina, byggt upp. Han började med att införa manlig successionsordning eftersom hans mor hade försökt beröva honom hans tron. Som nybliven härskare lät han också gräva upp sin fars kvarlevor. Pjotr III hade blivit begravd i Aleksandr Nevskij-klostret till skillnad från tidigare tsarer som begravts i Peter Pauls-katedralen. Nu fördes han till Peter Pauls-katedralen i en ny kista längst fram i Jekaterinas begravningsprocession för att markera att det egentligen var hans begravning. Jekaterinas kista kom längre bak i tåget. Pavel införde även en mängd vansinniga lagar i Petersburg, bland annat förbjöds utländska böcker, att dansa vals på bal, att applådera på teatern innan tsaren gav tecken och så vidare. Han inskränkte godsägarnas makt över sina livegna och återställde inhemsk förvaltning i Östersjöprovinserna.
Bolsjaja entsiklopedija skriver att Maria hade ett betydande inflytande på maken och senare även på sönerna under deras regeringar. Hon engagerade sig mycket i välgörenhet och organiseringen av kvinnlig utbildning. Enligt Maria bestod målet i den kvinnliga utbildningen av att eleven skulle lära sig tänka med både hjärna och hjärta. År 1797 gjordes hon till ledare över hittebarnshusen i Sankt Petersburg och Moskva. Samma år grundade hon också ett läroverk för föräldralösa barn. Under Pavels regering var Maria med och grundade förlossnings- och barnmorskeskolor, sjukhus för fattiga, hem för änkor o.s.v. Som nybliven tsaritsa hade Maria inte tid för sina barn. Under en hel månad 1798 ägnade hon inte barnen mer än sammanlagt sex-sju timmar. Hon använde sig av hovetiketten även när hon umgicks med barnen och var stel och sval.
Tsarens nyckfullhet och märkliga lagar gjorde att folk började undra om han var galen. Många önskade se honom död. Den 11 mars 1801 stormade flera män in i Pavel I:s sovrum i Michailpalatset och ströp honom. Att den nye tsaren Aleksandr I hade haft vetskap om mordet är bevisat, men man vet inte om hans mor, den nya änketsaritsan Maria Fjodorovna, också hade känt till det. Ellen Rydelius skriver i boken Alexander den gåtfulle att tsaritsan Maria var maktlysten. Hon planerade att efterträda sin make såsom Jekaterina II hade efterträtt Pjotr III. Men folket ville ha hennes son Aleksandr till tsar. Maria påverkade istället Aleksandr I:s politik. Han bytte bland annat ut sin vän Adam Csartoryski som utrikesminister efter hennes påtryckningar. Le Publiciste, en fransk tidning, skrev 1806 att Petersburgs politiska liv dominerades av Maria Fjodorovna. Tack vare Aleksandrs välvilja fortsatte hon att ha en ledande roll efter Pavels död. Hon levde storstilat på den årliga miljon rubel som hon tilldelades som änketsaritsa. Medan tsarparet Aleksandr och Jelisaveta Aleksejevna hade två hästar som drog deras vagn hade Maria sex. Hovet tyckte om pomp och ståt och de besökte Marias glada tillställningar flera gånger i veckan. Hennes lilla hov var centrum för anti-Napoleonandan som blossade och här kunde man också kritisera tsaren. Jelisaveta Aleksejevna, tsar Aleksandr I:s hustru, skrev i ett brev till sin mor "Änketsaritsan, borde som mor ha hållt uppe intresset för sin son, hon är nu som en rebelledare. Alla dissidenter samlas runt henne och tillber henne."
Vid sin död den 12 november 1828 testamenterade Maria ca 4 miljoner rubel till flera olika institut. Till hennes minne instiftade tsar Nikolaj I Mariaorden. Denna gavs till kvinnor som arbetat troget på välgörenhets-och uppfostringsanstalter.