Nacque da una relazione tra l'attore francese Daniel Gélin e Marie-Christine Schneider, una donna di origini romene che gestiva una libreria a Parigi. Il padre tuttavia non la riconobbe e Maria Schneider apprese la verità sulla propria nascita solo durante l'adolescenza. Ha esordito in teatro non ancora quattordicenne, senza aver mai ricevuto lezioni di recitazione. Due anni più tardi ha ottenuto il suo primo ruolo per il cinema con una piccola parte in L'albero di Natale (1969) e nello stesso anno, in Madly. Il piacere dell'uomo (1968). Si è affermata tuttavia solo con Ultimo tango a Parigi,che le regalò una fama mondiale facendola entrare nella storia del cinema, ma allo stesso tempo la distrusse psicologicamente facendola precipitare nel più terribile degli abissi: l'eroina. Nel 1975 interpretò la misteriosa amante di Jack Nicholson in Professione: reporter. Subito dopo il successo di Ultimo tango a Parigi, la Schneider dichiarò ai media la sua bisessualità. Nei primi mesi del 1976, durante le riprese di Caligola, fu licenziata dalla produzione per il suo rifiuto a girare scene di nudo. Il licenziamento le provocò una crisi nervosa tale da dover essere ricoverata in un ospedale psichiatrico a Roma. Il 1979 fu per la Schneider un anno turbolento, segnato dalla tossicodipendenza, da un'overdose e da un conseguente tentativo di suicidio, Nel 1980 dopo un lungo periodo di riabilitazione tornò alle scene cinematografiche e teatrali. Nel 1996 ha prodotto un disco-tributo a Lucio Battisti dal titolo Señor Battisti, di cui era anche interprete insieme a Cristiano Malgioglio, suo carissimo amico. È morta il 3 febbraio 2011 a 58 anni a causa di un cancro ai polmoni ed è stata sepolta a Parigi nel cimitero del Père-Lachaise.