瑪麗·安寧出生在英國南部多塞特郡的萊姆里杰斯。她15個月大時，曾與其他3個人在戶外遭受雷擊，只有她幸運存活下來。
她的父親理查是一名櫥櫃工匠，同時也會在萊姆里吉斯的海岸挖掘化石，並販賣收集來的化石給觀光客以貼補家用。理查原本住在德文郡，後來搬到了多塞特郡，並在1793年8月8日與瑪莉·摩爾結婚。兩人婚後搬進橋上的房屋。瑪麗在他們婚後不久出生，是夫婦倆的第1個孩子。第2個孩子瑪莎在出生後隨即夭折，而第3個孩子約瑟則在1796年出生。1798年，他們第2個兒子亨利早夭，而最大的女兒馬麗也意外身亡。瑪麗·安寧在1799年出生，名字與安寧夫婦的長女相同。後來安寧夫婦雖然陸續產下至少4個孩子，不過都早夭，最後只剩下瑪麗·安寧與約瑟·安寧存活下來。
1810年，瑪麗的父親（當時44歲）死於肺結核，全家頓時失去經濟來源，瑪麗與她的哥哥約瑟開始將收集化石當成全職工作。
在18世紀末與19世紀初期，收集化石是相當盛行的活動，是類似集郵一樣的娛樂。不過收集化石後來轉變成了解地質學與生物學的一門科學。雖然瑪麗僅僅是販賣她所發現的化石來維持家計。
1811年，就在瑪麗父親去世的幾個月後，她發現了魚龍的化石，這是她最早期的發現之一，也是歷史上第一具完整尋獲的魚龍化石，雖然早在1699年就曾有魚龍化石在威爾斯出土。她的哥哥約瑟一年前發現的頭骨則被認為屬於大型鱷魚。瑪麗一開始並沒有發現其餘部分，但經過一場暴風雨之後，岩石遭受沖刷，露出了其他部分的化石。這是非常重要的發現，很快地在《自然科学会报》上受到刊載。當時瑪麗還未滿12歲，後來她又發現另外2種魚龍。
1821年，瑪麗發現歷史上第一個蛇頸龍亞目的化石。這具化石後來由威廉·丹尼爾·科尼比爾命名為蛇頸龍，並且被當成模式標本，而蛇頸龍也被當成模式種。她後來在1828年發現了一具重要的翼龍化石，後來被命名為雙型齒翼龍，是第一次在德國以外的地方發現的，也被認為是第一個完整的翼龍化石。
這3次重要的發現讓她在歷史上留名，但她仍然持續尋找化石，並對早期的古生物學產生諸多貢獻。瑪麗注意到一些被稱為胃石的古怪化石有時候會出現於蛇頸龍的腹腔，且當中經常包括魚骨與小蛇頸龍的部份遺骸。這項發現也導致威廉·布克蘭在1829年主張這些化石其實是糞便，並稱之為糞化石。
瑪麗·安寧在1830年代再度面臨經濟困難，當時地質學家Henry De la Beche協助她出版彩色版畫《Duria Antiquior》，根據瑪麗所發現的化石來描述史前時代的多塞特郡海岸。瑪麗則以版畫收入來度過經濟困難。這也是歷史上首次此類深邃時間（deep time）場景受到廣泛傳播。
瑪麗在30多歲時曾經獲得英國科學促進協會頒發的獎金。瑪麗·安寧在1847年因乳癌去世。去世的前幾個月，她也成為倫敦地質學會的榮譽會員。
