Claudine Lucie Pauline Huzé naît le 12 janvier 1937 à Paris en France au sein d'une famille bourgeoise. Après son bac, tentée par le théâtre, Claudine suit les cours d'art dramatique de la Rue Blanche à Paris, puis entre ensuite au Conservatoire. Apprenant aussi bien le théâtre classique que la comédie moderne, l’actrice fait ses débuts sur les planches dans les pièces : « Hyménée », « Le Misanthrope », « Les Sorcières de Salem » ou encore « Boeing-Boeing ».

Elle débute à la télévision en 1957 sous son vrai nom. C’est lors de sa participation dans l'un des épisodes « Les cinq dernières minutes » en 1959 que François Truffaut remarque cette lumineuse jeune femme blonde aux yeux bleus et la révèle au grand public avec le rôle d'une serveuse de bar et petite amie de Charles Aznavour qui finit tragiquement dans « Tirez sur le pianiste » (1959). C'est le cinéaste qui la baptise du pseudonyme de Marie Dubois qui est le nom d’une héroïne d’un roman d’Audiberti.

C'est au cours de ce tournage que se déclarent déjà les premiers symptômes de la maladie, la sclérose en plaques, elle a 23 ans, et préfère oublier cette première alerte pour tourner avec les réalisateurs de la Nouvelle Vague.

Elle joue des rôles difficiles alternant films d'auteurs et films populaires comme « Une femme est une femme " en 1960 de Jean-Luc Godard un triangle amoureux avec Jean-Claude Brialy et Jean-Paul Belmondo ; de nouveau avec François Truffaut dans « Jules et Jim » (1962) avec Jeanne Moreau, puis une fille des rues avec « La Ronde » (1963) de Roger Vadim.

Elle accède à la notoriété en 1964, elle est la fille fraîche et ravissante de Jean Gabin dans « L'Âge ingrat » de Gilles Grangier avec Fernandel son futur beau-père.

Elle est aux côtés de Bourvil et Lino Ventura qui n’est pas insensible à jolie Jackie dans le classique « Les grandes gueules » (1965) de Robert Enrico ; puis elle interprète la marionnettiste de « La grande vadrouille » (1966) de Gérard Oury, où sa blondeur et ses yeux bleus font chavirer le cœur de Bourvil.

Rendue populaire grâce au réalisateur, elle poursuit avec « La maison des Bories » (1970) de Jacques Doniol-Valcroze, dans lequel elle trompe son mari (Maurice Garrel) avec le jeune Mathieu Carrière.

En 1972, elle obtient l’Etoile de Cristal de la meilleure actrice aux prix de l’Académie du cinéma Français, pour son rôle d’Alice dans « Les Arpenteurs » de Michel Soutter sur fond de jeux amoureux entre une femme et deux hommes.

Elle incarne la femme délaissée de Michel Piccoli dans « Vincent, François, Paul et les autres » (1974) de Claude Sautet ; puis la femme jalouse et dépressive d’Yves Montand dans « La menace » (1977) où pour son interprétation elle est récompensée par le César de la meilleure actrice dans un second rôle.

Mais plus de vingt ans après les premiers symptômes, sa maladie la rattrape, Marie Dubois est obligée de ralentir ses activités. Dès lors la comédienne n’apparaît plus que dans des seconds rôles : « Mon Oncle d'Amérique » (1979) d'Alain Resnais; « L'ami de Vincent » (1983) de Pierre Granier-Deferre; elle retrouve Yves Montand dans « Garçon ! » (1983) de Claude Sautet, dans lequel elle héberge chez elle le jeune Richard Anconina et participe au « Grand Guignol » (1986) de Jean Marboeuf.

En 1986, elle est nommée au César de la Meilleure actrice dans un second rôle celui de Lucette où elle fait chanter Pierre Brasseur dans « Descente aux enfers » (1986) de Francis Girod.

Malheureusement, le développement de la maladie l’oblige à ménager ses forces, elle ralentit son activité cinématographique, et n'apparait plus que dans des rôles de second plan ; En 2001, fatiguée, elle se retire après une dernière présence dans un téléfilm « Le bon fil ».

En 2001, elle s'engage publiquement dans la lutte contre la sclérose en plaques, en témoignant dans un film de campagne réalisé par Alain Corneau.

Un nouveau malheur l’accable en 2007 lorsque son mari Serge Rousseau épousé en 1961, décède après une longue lutte contre le cancer. Diminuée, elle apparaît dans un fauteuil roulant aux obsèques de son ami Bernard Giraudeau.

Retirée à Pau dans le sud de la France auprès de sa fille Dominique depuis 2011, Marie Dubois décède le 15 octobre 2014 à l'âge de 77 ans, elle repose à Ville-d’Avray dans les Hauts-de-Seine auprès de son mari.

En 2013, elle reçut chez elle les insignes de chevalier de la Légion d'honneur des mains de la ministre de la culture Aurélie Filippetti.

1972 - Pour le film : LES ARPENTEURS - Étoile de Cristal - Prix d'interprétation de l'Académie nationale du cinéma Français, France