Fille de l’empereur Henri VII du Luxembourg et de Marguerite de Brabant. Le mariage du roi de France Charles IV le Bel et de Blanche de Bourgogne ayant été annulé, le 19 mai 1322 par le pape Jean XXII, le roi l’épousa, en secondes noces. Le mariage fut célébré à Provins, le 21 septembre 1322.
Elle mit au monde un premier enfant, une fille. Alors qu’elle était de nouveau enceinte, elle fut grièvement blessée dans un accident de voiture. Elle accoucha prématurément d’un fils qui mourut quelques heures plus tard. Marie ne survécut pas à cet accident et succomba à son tour le 21 mars 1324 à l’âge de 19 ans. Elle fut inhumée à Montargis, dans l’église des dominicaines.
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