Η Μαρία Αντωνίου γεννήθηκε στην πόλη της Καστοριάς. Σπούδασε στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Δασολόγος στη σχολή Γεωπονίας, Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος. 

Εργάστηκε ως δασολόγος σε πολλές εταιρείες του ιδιωτικού τομέα αλλά και στο Δημόσιο, στις Διευθύνσεις Δασών Φθιώτιδας και Καστοριάς. 

Εντάχθηκε, από τα μαθητικά της χρόνια, στην ΟΝΝΕΔ και αργότερα, στο πανεπιστήμιο, στη ΔΑΠ - ΝΔΦΚ και διετέλεσε Πρόεδρος της Νομαρχιακής Επιτροπής της ΟΝΝΕΔ Καστοριάς και Υπεύθυνη γυναικών της ΝΟΔΕ Καστοριάς.

Στο συνέδριο της Ν.Δ., του 2007, εκλέχθηκε στην Κεντρική Επιτροπή του κόμματος. Από τον Φεβρουάριο του 2005 έως τον Ιούλιο του 2009, διετέλεσε Γενική Γραμματέας της Νομαρχιακής Αυτοδιοίκησης Καστοριάς. Στις εκλογές του 2009, ήταν υποψήφια βουλευτής με την Ν.Δ. στον Νομό Καστοριάς. Στο συνέδριο του 2010 εκλέχτηκε στην Πολιτική Επιτροπή του κόμματος.

Το 2012 εξελέγη για πρώτη φορά Βουλευτής στην εκλογική περιφέρεια Καστοριάς με τη Νέα Δημοκρατία. Επανεξελέγη στις εκλογές του Σεπτεμβρίου το 2015 και διετέλεσε Βουλευτής Καστοριάς με τη Νέα Δημοκρατία έως το 2019.

Από τον Ιανουάριο του 2016 έως τον Ιούνιο του 2019 ήταν αναπληρωτής Tομεάρχης Παιδείας της Νέας Δημοκρατίας, υπεύθυνη για θέματα Έρευνας και Καινοτομίας. 

Τον Αύγουστο του 2019 τοποθετήθηκε επικεφαλής του Γραφείου του Πρωθυπουργού στη Θεσσαλονίκη, θεσμό που υπηρετεί έως και σήμερα.

Είναι παντρεμένη και μητέρα δύο παιδιών.