Petite-fille de paysans et fille d'ouvriers, Marie-Claude Treilhou, licenciée en philosophie, enchaîne les petits boulots : coursière, caissière, enquêtrice ou encore ouvreuse dans un cinéma porno. Cette dernière expérience lui fournira la matière de son premier long-métrage, Simone Barbès ou la Vertu, salué par la critique en 1980. Auparavant, elle se sera essayée à la critique de cinéma et aura été l'assistante de Paul Vecchiali sur Corps à coeur.

S'attachant à décrire avec tendresse et fantaisie la vie quotidienne -le plus souvent en milieu rural, Marie-Claude Treilhou décroche en 1982 le Prix Jean-Vigo pour son court-métrage Lourdes, l'hiver. Après L'Ane qui a bu la lune, adaptation de contes méridionaux, elle fait pour la première fois appel à des comédiens professionnels en 1991 avec Le Jour des rois, ou la folle équipée de trois vieilles dames incarnées par Danielle Darrieux, Paulette Dubost et Micheline Presle. La réalisatrice fait quelques apparitions dans les films d'amis tels que Jean-Claude Guiguet et, à l'inverse, réunit Claire Simon, Dominique Cabréra et Alain Guiraudie dans Un petit cas de conscience (2002). Mais les héros de Marie-Claude Treilhou sont le plus souvent des gens ordinaires, comme en témoignent ses documentaires Il était une fois la télé (1985) ou Métamorphoses du choeur (2004).