Nacida en Hjermind Sogn, Dinamarca, su verdadero nombre era Marie Kristine Benthe.
En los años 1905 y 1906 fue actriz teatral en Oslo, Noruega.
En 1908, y ya de nuevo en Dinamarca, ingresó en el Folketeatret de Copenhague, centro del cual formó parte hasta el momento de su muerte.
Debutó en el cine en 1912 actuando para la productora Nordisk Film, participando en numerosa películas hasta el año 1923.
Marie Dinesen estuvo casada con el cineasta Robert Dinesen, aunque la pareja se separó.