Nació en una familia acomodada cosmopolita y liberal. Su padre Manuel de Maeztu y sobre todo su madre Juana Whitney influenciaron en ella transmitiendo valores de tolerancia y apertura mental que fueron decisivos en su trayectoria personal y profesional.
Se licenció en la Escuela Normal de Magisterio de Vitoria y en 1902 ganó por oposición una plaza de maestra en Santander. En 1907, comenzó sus estudios de Filosofía y Letras en la Universidad de Salamanca terminándolos en la Universidad Central de Madrid. En estos años, su hermano el escritor Ramiro de Maeztu le acercó a autores de la Generación del 98 entablando amistad con Unamuno y Ortega y Gasset. Amplió su formación en Universidades europeas pensionada por la Junta Para Ampliación de Estudios, y en 1913 se incorporó al Centro de Estudios Históricos dirigido por Ortega y Gasset. En 1915 y hasta 1936 dirigió la Residencia de Señoritas que fomentó la enseñanza universitaria de las mujeres. Entre 1918 y 1934 fue directora de la Enseñanza Primaria del Instituto-Escuela. En 1926 cofundadora y Presidenta del Lyceum Club Femenino que defendía los intereses de la mujer y reunía a la élite cultural femenina.
Con la guerra civil, María de Maeztu dimitió como directora de la Residencia de Señoritas, su hermano Ramiro fue fusilado, y se exilió a Argentina. En esta última etapa de su vida, se dedicó a la docencia, ocupando una cátedra en la Universidad de Buenos Aires, a escribir publicaciones sobre educación y pedagogía, y a difundir la obra de su hermano Ramiro.