Byla vychovávána v Dánsku v tradičním luteránském náboženství a od nejmladších let byla pokládána za mimořádnou krasavici. Nejprve byla zasnoubena s ruským carevičem Nikolajem, starším bratrem svého budoucího manžela Alexandra, ten však zemřel 24. dubna 1865 na souchotiny. Během doby, kdy Marie spolu s Alexandrem společně pečovali o umírajícího careviče, vznikla mezi oběma mladými lidmi upřímná náklonnost.
A protože jejich sňatku nic nebránilo ani z dynastického hlediska, 17. června 1866 se v Kodani mohli zasnoubit. Tři měsíce na to přijela dánská princezna už jako nevěsta následníka ruského trůnu do Kronštadtu. 12. října v katedrálním chrámu Zimního paláce konvertovala prostřednictvím pomazání k pravoslaví a přisvojila si nové pravoslavné jméno a ruský titul. Jako velkovévodkyně Marie Fjodorovna se potom o několik dní později, 28. října 1866, ve velkém kostele Zimního paláce provdala za mladšího bratra svého původního, avšak zemřelého ženicha, careviče velkoknížete Alexandra Alexandroviče Romanova, následníka ruského trůnu, pozdějšího cara Alexandra III.
Po svatbě žili manželé v Aničkovově paláci. Maria, veselá a milující život, byla vřele přijata dvorem a městskou společností a její manželství s Alexandrem bylo navzdory skutečnosti, že jejich vztah začal za takových smutných okolností, velmi šťastné. Alexander se musel ještě předtím také vyrovnat se svou silnou náklonností ke své první lásce, dvorní dámě Marii Mereškovské. Během téměř třiceti let manželství si manželé navzájem zachovávali upřímnou náklonnost a narodilo se jim šest dětí.
Šťastně se sešli i co do povahových rysů, carevna mírnila despotismus svého muže, ale jinak se do politických záležitostí příliš nemíchala. Jako matka si z dnešního úhlu pohledu vedla o něco méně přijatelně, ale přesto v duchu své doby rozumně. Favorizovala své syny Mikuláše a Michaila jako pokračovatele dynastie, s dcerami zacházela o něco méně ohleduplně. Přinutila například z dynastických důvodů dceru Olgu roku 1901 ke sňatku s oldenburským princem Petrem, přestože to byl homosexuál.
Po poněkud předčasném úmrtí cara Alexandra III., který zemřel roku 1894 ve 49 letech na tehdy neléčitelnou ledvinovou chorobu, se Marie Fjodorovna stává carevnou-vdovou, podporuje umění a zejména malířství. Najednou si i sama zkusila něco namalovat. Během první světové války se soustředila na organizaci nemocnic, lazaretů, sanitních vlaků a sanatorií, kde se dostalo pomoci tisícům raněných.
Po svržení carského režimu v březnu 1917 se carevna-vdova ukryla na Krymu ovládaném tehdy bělogvardějci. Odtud byla v dubnu 1919 evakuována na palubě britské bitevní lodi „Marlborough“ do Velké Británie. Požádala tam o azyl, ale ten jí vláda jejího synovce, přesněji syna její sestry a jejího manžela, britského krále Edwarda VII., odmítla udělit. Carevna se proto brzy přestěhovala do svého rodného Dánska, kde se usadila v zámečku Hvidøre Slot u Kodaně. Obývala ho společně se svou sestrou Alexandrou, ženou tehdy již mrtvého krále Eduarda VII. Zámeček fungoval až do její smrti i jako politické centrum „bílé“ ruské emigrace, ale bývalá carevna sama všechny pokusy ruské emigrace o její zapojení do politické činnosti odmítla.
Zemřela 13. října 1928 a po pravoslavném pohřebním obřadu 19. října byl její popel umístěn do sarkofágu v královské hrobce katedrály v dánském městě Roskilde, vedle popela jejích rodičů a dalších členů dánské královské rodiny.
V roce 2004 – 2005 let bylo dosaženo dohody mezi ruskou a dánskou vládou o převozu ostatků Marie Fjodorovny z katedrály v Roskilde do katedrály Petra a Pavla v Petrohradě. K tomu došlo o rok později a 26. září 2006, přesně 140 let od jejího příchodu do Ruska, byly její ostatky vystaveny na veřejnosti na obřadním katafalku. O dva dny později, 28. září, byly uloženy do carské hrobky v kryptě chrámu sv. Petra a Pavla, po bok jejího manžela cara Alexandra III.
Tohoto obřadu se účastnilo mnoho členů evropských panovnických dynastií, mimo jiné dánský korunní princ Frederik, bývalý řecký král Konstantin s manželkou, či Michael, vévoda z Kentu. Ti všichni jsou, stejně jako Marie Fjodorovna, potomky dánského krále Kristiána IX., přezdívaného jako „tchán Evropy“. Zaznělo tehdy 31 dělových salv, stejně tolik, jako jich bylo vypáleno při jejím příjezdu do Petrohradu před 140 lety. Na její hrob byl potom umístěn bílý mramorový náhrobek, nahoře se zlaceným křížem, stejný, jako ostatní náhrobky umístěné v carské hrobce.
I když manželství Marie Fjodorovny s Alexandrem III. bylo požehnáno celkem šesti dětmi, většina z nich neměla šťastný osud:
- Nejstarší syn byl jako car Mikuláš II. (18. května 1868 – 17. července 1918) zavražděn s celou svojí rodinou bolševiky v Jekatěrinburgu.
- Druhorozený syn Alexandr Alexandrovič (7. června 1869 – 2. května 1870) zemřel jako jedenáctiměsíční na meningitidu.
- Třetí syn Georgij Alexandrovič (9. května 1871 – 9. srpna 1899) zemřel po blíže neurčených zdravotních indispozicích náhle na chrlení krve ve věku 28 let.
- Dcera Xenie Alexandrovna (6. dubna 1875 – 20. dubna 1960) naštěstí již v únoru 1917 s manželem a svými sedmi dětmi opustila Rusko a usadila se v Anglii. Její potomci jsou nejbližšími příbuznými cara Mikuláše II. a čistě teoreticky, samozřejmě, následníky ruského carského trůnu.
- Čtvrtý syn Michail Alexandrovič (4. prosince 1878 – 12. června 1918) byl sice po morganatickém sňatku s neurozenou Natálií Sergejevnou Šeremeťjevskou (později kněžnou Romanovskou-Brassovskou, 1880 – 1952) vyloučen z nástupnictví na trůn. Přesto je na základě abdikace Mikuláše II. považován za posledního ruského cara. Byl zavražděn bolševiky v Permu. Jeho jediný syn Grigorij (1910 – 1931), kterého mu Natálie porodila ještě před svatbou, emigroval spolu s matkou do Paříže, kde později zahynul při autonehodě.
- Olga Alexandrovna (13. června 1882 – 24. listopadu 1960) docílila roku 1916 anulace svého sňatku s homosexuálním oldenburským princem Petrem, téhož roku se vdala podruhé a po revoluci 1920 uprchla s manželem a dvěma syny do Dánska. Zemřela v Kanadě, kam se i s celou rodinou odstěhovala v roce 1948, protože v Evropě se cítila ohrožena sovětským stalinským režimem.
Přestože tedy Marie Fjdorovna spíše podporovala své syny než dcery, nakonec to byly právě ony, komu se podařilo zachovat dědičnou rodovou linii Romanovců.
