Maria Bellonci nasce Villavecchia da famiglia piemontese nel 1902 a Roma. Finiti gli studi classici conosce il giornalista Goffredo Bellonci, col quale si sposa nel 1928.
La passione per la ricerca storica del marito contagia prontamente anche la Bellonci, che ne dà prova nella documentata biografia Lucrezia Borgia. La sua vita e i suoi tempi (1939, Premio Viareggio). Nel 1944 inaugura le riunioni fra intellettuali, giornalisti e scrittori nel salotto di famiglia (i noti «amici della domenica») che porteranno nel 1947 alla nascita del Premio Strega, grazie anche al supporto finanziario dell’amico industriale Guido Alberti della ditta Strega. Nello stesso anno escono i racconti dei Segreti dei Gonzaga, seguiti poi dal romanzo Milano viscontea (1956). Collabora intanto con «Il Messaggero», «Il Giorno», «Mercurio», «Il Punto» e dirige collane per il Club degli Editori e la Giunti. La morte di Goffredo nel 1964 segna profondamente anche la narrativa della Bellonci: dalla storia romanzata si passa al più intimista Pubblici segreti (1965). Escono quindi Come un racconto gli anni del premio Strega (1971), Tu, vipera gentile (1972) e l’impegnativa edizione del Milione di Marco Polo (1982). La passione per la storia ritorna nell’ultima opera, Rinascimento privato (1985), insignita del Premio Strega alla memoria.
Muore a Roma nel 1986.
Sono stati pubblicati postumi Io e il premio Strega (1987) e Segni sul muro (1989).