Als jüngstes Kind des Großherzogs Ludwig II. von Hessen-Darmstadt und dessen Gemahlin Wilhelmine wurde Marie am 8. August 1824 geboren. 1840, am 8. Mai, wurde Marie 15jährig mit dem russischen Thronfolger Alexander II. verlobt und mit diesem ein Jahr später vermählt. Als sie mit Alexander II. am 18. Februar 1855 den Thron bestieg, war sie bereits zum russisch-orthodoxen Glauben übergetreten und nannte sich Maria Alexandrowna.

Im Jahre 1863 erkrankte sie an Tuberkulose und hoffte mithilfe von Kuraufenthalten Milderung zu erlangen. Im Sommer 1864 begab sie sich nach Kissingen, wo die erste persönliche Begegnung mit Ludwig II. stattfand, der vom liebevollen, fürsorglichen und gütigen Wesen der Kaiserin beeindruckt war. Es folgte ein weiterer Besuch Ludwigs II. in Bad Schwalbach, wo sich die Zarin zur Nach-Kur aufhielt, sowie ein jahrelang dauernder Briefwechsel zwischen beiden. Die eheliche Untreue ihres Gemahls und der frühe Tod ihres ältesten Sohnes Nikolai, der wenige Monate zuvor bei Ludwig II. in Hohenschwangau zu Besuch war, schmerzten sie sehr. Im Herbst 1868 folgte sie einer Einladung des Königs an den Starnberger See und verbrachte „die poetischsten Stunden ihres Lebens“ auf der Roseninsel und Schloss Berg, wo ihr zu Ehren ein prachtvolles Seefest gegeben wurde. Im Sommer 1878 gedachte Ludwig II. ernsthaft eine Reise nach Russland, verbunden mit einem Besuch bei der Zarin, anzutreten, die jedoch hintertrieben und schlussendlich abgesagt wurde. Die schon sehr geschwächte Zarin erlag nur zwei Jahre später, am 22. Mai 1880, ihrem Leiden.