Nasce a Roma nel 1902. Suo padre, Girolamo Vittorio Villavecchia, insegna chimica all’università ed è autore di un celebre trattato di merceologia. Da lui Maria dirà di aver appreso il rigore della ricerca scientifica. Frequenta l’Istituto del Sacro Cuore a Trinità dei Monti e il liceo Umberto I. Di questi anni, già intellettualmente vivaci, ricorderà «il senso di vita traboccante […] per il quale mi pareva d’essere chiusa in una mandorla d’immortalità».

Nel 1922 avviene l’incontro che imprime una svolta decisiva alla sua vita. Completata la stesura del suo primo romanzo, Clio o le amazzoni, Maria decide di portare il manoscritto al critico Goffredo Bellonci presso la redazione del «Giornale d’Italia». Goffredo lo considera una prova ancora immatura e così il romanzo non vedrà mai le stampe, ma tra la giovane scrittrice e il maturo intellettuale si instaura una consuetudine che dal piano dell’educazione letteraria sfocerà in una vera e propria relazione affettiva e, nel 1928, nel matrimonio.

Nel 1929 avvia una collaborazione con «Il popolo di Roma» firmando la rubrica L’altra metà, dedicata al ruolo delle donne nella storia e nella vita civile, tema che ricorrerà in quasi tutte le opere future.

Un anno dopo riceve dall’accademico Giulio Bertoni un elenco di gioielli di Lucrezia Borgia con l’incarico di redigere un resoconto per l’associazione di Studi Romani. La figura della figlia di papa Alessandro VI si rivela un potente innesco letterario. Maria si getta anima e corpo nella scrittura. Frutto di scrupolose ricerche condotte negli archivi di Mantova, Modena e Roma, Lucrezia Borgia. La sua vita e i suoi tempi viene pubblicato nel 1939 e a luglio dello stesso anno ottiene il Premio Viareggio.

Non paga del risultato raggiunto e nonostante le difficoltà della guerra, comincia quasi subito a lavorare a un nuovo progetto letterario, I segreti dei Gonzaga, che vedrà la luce nel 1947.

Nello stesso anno si svolge la prima edizione del Premio Strega, fondato dalla scrittrice con il marito Goffredo e grazie al contributo economico di Guido Alberti, produttore del liquore da cui il riconoscimento letterario prende il nome.

Vince Ennio Flaiano con Tempo di uccidere e la giuria del Premio è composta da quasi duecento uomini e donne di cultura che dal giugno del ’44 si riuniscono periodicamente in casa Bellonci dando vita a uno dei più celebri salotti romani, quello degli Amici della domenica.

A partire dalla fine degli anni Quaranta, Maria è impegnata su molti fronti. Oltre ad animare annualmente il Premio, si dedica a lavori di traduzione dai classici, tra cui l’amato Stendhal, e a una serie di collaborazioni stabili con quotidiani e riviste.

Nell’estate del 1964 la morte del marito Goffredo segna per la scrittrice un momento di grande sconforto che la allontana temporaneamente dalla scrittura. Vi tornerà grazie all’incarico di realizzare una sceneggiatura su Isabella d’Este affidatole dalla Rai. Conosce in questa circostanza la regista teatrale e sceneggiatrice Anna Maria Rimoaldi, che resterà al suo fianco come collaboratrice insostituibile.

Il film a puntate su Isabella non sarà mai realizzato ma l’ampio lavoro di ricerca compiuto dalle due amiche verrà utilizzato molti anni dopo per la stesura dell’ultimo romanzo bellonciano.

Nel 1972 Maria pubblica il trittico di racconti Tu vipera gentile. Da Delitto di Stato, compreso nel volume, la Rai realizza uno sceneggiato televisivo scritto dall’autrice insieme ad Anna Maria Rimoaldi e al regista Gianfranco De Bosio, che sarà trasmesso nel 1982 dal secondo canale. Nello stesso anno, in concomitanza con la messa in onda di un’altra importante produzione Rai, il Marco Polo diretto da Giuliano Montaldo, arrivano in libreria la riscrittura del Milione basata sulle fonti italiane, latine e francesi e un breve romanzo biografico sul viaggiatore veneziano che la scrittrice trae dal copione televisivo.

Nel 1985 Maria pubblica Rinascimento privato, probabilmente il suo romanzo capolavoro, sintesi perfetta tra invenzione creativa e accurata documentazione storica. Per la prima volta cede alle richieste degli amici di concorrere al “suo” premio.

Nel maggio del 1986 la scrittrice muore, poco meno di due mesi dopo Rinascimento privato vince la quarantesima edizione dello Strega con 212 voti su 414.