Va nàixer en el si d'una família acomodada i va estudiar en la Institución Libre de Enseñanza, per a posteriorment cursar una Llicenciatura de Filosofia i Lletres i finalment ingresar per oposició al Cos Facultatiu d'Arxivers, Bibliotecaris i Arqueòlegs.
Es va casar amb Fernando Ramón y Ferrando, catedràtic de Física i amb qui compartia un compromís amb la societat en la que vivien. Moliner va oferir els seus coneixements a les Missions Pedagògiques de la República, ocupant-se de l'organització de les biblioteques rurals.
La seua carrera com a arxivera la va portar a ocupar diversos llocs arreu d'Espanya i, tot i patir la repressió franquista en forma de degradació laboral, va continuar exercint fins a jubilar-se en 1970.
Als anys 40 havia començat a treballar en la gran projecte de la seua vida: el Diccionario de uso del español, el qual va veure la llum el 1966 i es va guanyar el reconeixement d'intel·lectuals com García Márquez o Claudia Piñeiro, qui el va descriure "gairebé com a literatura perquè Moliner es pren en cada entrada molta feina per a explicar".
María Moliner representa, sens dubte, tot un estil de "ser dona en el segle XX": pertany al grup de les pioneres universitàries que exerciren, a més, una professió qualificada. Alhora, va ser una persona valenta, generosa i humil.