Fue una pintora, grabadora y diseñadora teatral francesa de la vanguardia cubista vinculada con el grupo Section d´Or.
Comenzó como pintora de porcelana de Sèvres en 1901.​ Después se mudaría a París para tomar clases de dibujo en la escuela de arte municipal de París y en la Académie Humbert(1903-1904), donde conoció a Georges Braque, uno de los fundadores del Cubismo.
Expuso por primera vez en 1907 en el Salón de los Independientes, a partir de lo cual el marchante de arte Clovis Sagot la acercó a Pablo Picasso​ y al grupo de artistas del Bateau-Lavoir de Montmartre. Ese mismo año, Picasso la presentó a Guillaume Apollinaire, con el que mantendría una relación que duraría hasta 1912 y en la que ambos se influenciaron artística e intelectualmente.
Aunque en un principio se interesó por el Fovismo, Marie Laurencin comenzó a simplificar las formas en su pintura influenciada por el Cubismo, aunque nunca se adscribió a esta corriente estilística. También se inspiró en las miniaturas persas y en el arte Rococó. A partir de 1910 sus tonos más utilizados serían los grises, los rosas y demás colores pastel.​
Ilustró obras de André Gide, Max Jacob, Saint-John Perse, Marcel Jouhandeau, Jean Paulhan y Alicia en el país de las maravillas de Lewis Carroll, entre otras.
Convertida en retratista oficial del mundo del estilismo femenino, por lo que retrató a mujeres como Nicole Groult, Helena Rubinstein, Colette y Coco Chanel. ​ Desde 1920, Marie Laurencin ejerció además como decoradora y diseñadora de vestuario teatral para el ballet Las ciervas (1924), de Francis Poulenc, y también para las compañías de la Opéra-Comique, los Ballets Rusos,​ La Comédie Française y los ballets de Roland Petit en el Teatro de los Campos Elíseos.
En la década de los treinta, debido a la crisis económica derivada de la Gran Depresión, Marie Laurencin ejerció como profesora de arte en una academia privada.​ Vivió en París hasta su muerte en 1956.