Мария Фомина появилась на свет 1 марта 1993 года в российской столице. Ее отец работал арт-директором, а мама занималась домом и воспитанием детей. У Марии есть младший брат, которого зовут Василий. С юных лет Фомина увлекалась балетом, с пяти до одиннадцати лет посещала танцевальную студию. Помимо этого, будущая актриса занималась дайвингом и рисованием, даже ходила в художественную школу.
Кинодебют юной актрисы состоялся в 2004 году. В это время режиссер Владимир Машков устроил пробы в драматическую ленту «Папа». Кастинг-группа обратилась к отцу Фоминой, и на пробы случайно попала маленькая Маша. На нее обратили внимание, в результате чего она появилась в небольшом эпизоде. После этого опыта в девочке проснулось желание стать актрисой.
В этом же году ее записали в детскую театральную студию, после она посещала курсы для подростков в Школе-студии МХАТ. В 2007 году Мария воплотила образ Елены Синицыной в комедии «Потапов, к доске!». Партнерами актрисы по съемочной площадке стали Алла Будницкая и Лия Ахеджакова, которые охотно делились опытом с юной коллегой.
В 2010 году девушка окончила школу с французским уклоном и стала студенткой ГИТИСа, где изучала режиссуру. В 2015 году она появилась в многосерийной саге «Взрослые дочери», а в 2018 получила центральную роль в фантастической картине «Икария».
На протяжении нескольких лет Мария Фомина встречалась с Павлом Табаковым – сыном Олега Табакова и Марии Зудиной. В 2016 году они даже получили премию «Пара года» от журнала GQ, однако через год союз распался.
