Née à Paris, Marie Donnio suit des études de lettres et obtient une maîtrise ainsi qu'une licence de cinéma. Dès l'âge de neuf ans et la vision de Ben-Hur, le désir de faire carrière dans le Septième Art est constant.

Apprenant sur le terrain, elle travaille tour à tour comme scénariste, assistante à la mise en scène, assistante de casting... Marie Donnio fait ensuite la rencontre de Jean-Baptiste Huber qui lui offre son premier rôle dans La Mise au monde, un court métrage couronné au Festival de Clermont-Ferrand. Devenue actrice, elle joue dans Les Blessures assassines (2000) de Jean-Pierre Denis et Faites comme si je n'étais pas là (id.) de Olivier Jahan.

Elle expérimente également le métier de réalisatrice à travers deux courts métrages : Allées et venues (1996) et L' Electron libre (2002), l'histoire d'un célibataire trentenaire qui ne parvient pas à se fixer.