Era la hija menor del príncipe soberano Carlos Antonio de Hohenzollern-Sigmaringen y de la princesa Josefina de Baden.

En 1849, el príncipe Carlos Antonio cedió la soberanía del principado de Hohenzollern-Sigmaringen a sus primos, los reyes de Prusia, a cambio de una renta vitalicia para los miembros de la familia principesca.

La familia de la princesa María se instaló en Berlín, donde el príncipe Carlos Antonio fue nombrado primer ministro en 1858.

En 1867, la princesa María se casó en Berlín con el príncipe Felipe de Bélgica, hijo del rey Leopoldo I de Bélgica y de la princesa Luisa María de Orleans.

La pareja tuvo cinco hijos: Entre sus descendientes se encuentran los reyes Alberto II de Bélgica, Balduino de Bélgica, el gran duque Enrique de Luxemburgo, y el jefe de la casa real italiana, Víctor Manuel de Saboya.