สมเด็จพระราชินีนาถแมรีทรงเป็นธิดาของ พระเจ้าเฮนรีที่ 8 กับ พระมเหสีองค์แรกคือสมเด็จพระราชินีกาตาลินาแห่งอังกฤษ พระองค์มีพระกนิษฐาที่สิ้นพระชนม์แต่แรกเกิดและพระเชษฐา 3 พระองค์ที่สิ้นพระชนม์ตั้งแต่อายุยังน้อย รวมทั้งดยุกเฮนรีแห่งคอร์นวอร์ ทางพระมารดาของพระองค์ พระองค์เป็นพระนัดดาในพระเจ้าเฟร์นันโดที่ 2 แห่งอารากอน กับ สมเด็จพระราชินีอิซาเบลลาที่ 1 แห่งคาสตีล พระนางประสูติที่พระราชวังพลาเซนเทียใน กรีนิช กรุงลอนดอนเมื่อวันจันทร์ที่ 18 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2059 และเข้าพิธีศีลจุ่มในวันพฤหัสบดี กับ พระคาร์ดินัล โธมัส วอลซี เจ้าหญิงแมรีประชวรอยู่เสมอ ความสามารถในการมองเห็นไม่ค่อยดี เป็นไซนัสอักเสบ และมักจะปวดพระเศียรอยู่เสมอ

อย่างไรก็ตาม แมรีเป็นเด็กที่มีความสามารถมากกว่าเด็กวัยเดียวกัน การศึกษาความสามารถต่าง ๆ พระองค์ทรงได้มาจากพระมารดาของพระองค์ แมรีได้ทรงศึกษาภาษากรีก วิทยาศาสตร์และดนตรีด้วย ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2064 มีพระชนมายุ 5 ชันษา พระองค์ได้ต้อนรับแขกต่างเมืองด้วยการแสดงเล่นเวอร์จินนอล พระเจ้าเฮนรีได้โอ้อวดในแขกผู้มาเยี่ยมว่า "เด็กหญิงผู้ไม่เคยร้องไห้"

โดยตลอดในวัยเด็กพระเจ้าเฮนรีมักจะหาคู่สมรสให้โดยตลอด เมื่อพระนางมีพระชนมายุ 2 ชันษา พระนางต้องสัญญาว่าจะอภิเสกสมรสกับ เจ้าชายดูรฟิน ฟรานซิส ซึ่งเป็นโอรสของ พระเจ้าฟรองซัวส์ที่ 1 แห่งฝรั่งเศส แต่ 3 ปีผ่านไปข้อตกลงต้องเป็นอันยกเลิก

ขณะที่การครองคู่ของพระบิดาและพระมารดาเริ่มไม่ค่อยดี เพราะสมเด็จพระราชินีแคทเธอรีนมิได้ทรงประสูติพระโอรสตามที่พระเจ้าเฮนรี่ทรงปรารถนา พระเจ้าเฮนรี่พยายามอย่างยิ่งที่จะทำให้การอภิเษกสมรสของพระองค์กับพระนางแคทเธอรีนเป็นอันโมฆะ แต่ต้องผิดหวังเพราะสมเด็จพระสันตะปาปาคลีเมนต์ที่ 7 ไม่ยินยอม การตัดสินใจของสันตะปาปาถูกบีบบังคับด้วยอำนาจของจักรพรรดิชารล์ที่ 5 แมรีนั้นแต่เดิมนั้นได้หมั้นกับหลานของพระมารดาของพระนาง พระเจ้าเฮนรีได้เรียกร้องว่า การอภิเษกสมรสของพระองค์กับพระนางแคทเธอรีนนั้นไม่บริสุทธิ์ เพราะพระนางเคยอภิเษกสมรสมาก่อนแล้ว แม้ว่าทั้งคู่ทรงอภิเษกสมรสกันอย่างสมบูรณ์ ในพ.ศ. 2076 พระเจ้าเฮนรี่ได้ทรงอภิเษกสมรสอย่างลับ ๆ กับสมเด็จพระราชินีแอนน์ โบลีน หลังจากนั้นไม่นานโธมัส เครนเมอร์ อาร์คบิชอปแห่งเคนเตอร์เบอร์รี่ ได้ประกาศว่าการอภิเษกกับ สมเด็จพระราชินีแคทเธอรีน แห่งอรากอนถือเป็นอันโมฆะ และการอภิเษกสมรสกับ สมเด็จพระราชินีแอนน์ โบลีนถือเป็นอันถูกต้อง พระเจ้าเฮนรี่ประกาศไม่ขึ้นตรงต่อสันตะปาปาแห่งโรมันคาทอลิก และประกาศตนเป็นหัวหน้าแห่งโบสถ์แห่งอังกฤษ ทำให้พระนางแคทเธอรีนต้องถูกถอดยศจากสมเด็จพระราชินีและลดชั้นกลายเป็นเจ้าหญิงแห่งเวลส์ที่เป็นหม้าย เจ้าหญิงแมรี่ได้กลายเป็นบุตรนอกสมรส ตำแหน่งของพระนางต้องถูกรับช่วงต่อโดย เจ้าหญิงเอลิซาเบธซึ่งต่อมาคือสมเด็จพระราชินีนาถเอลิซาเบธที่ 1 แห่งอังกฤษและเป็นธิดาในสมเด็จพระราชินีแอนน์ โบลีน เจ้าหญิงแมรี่จึงกลายเป็น เลดี้ แมรี่

เลดี้ แมรี่ถูกขับไล่ออกจากราชวงศ์ ทำให้เธอต้องมาคอยรับใช้เจ้าหญิงเอลิซาเบธ พระนางไม่ได้รับอนุญาตให้เข้าพบพระมารดาอีกและไม่ได้รับอนุญาตให้เข้าร่วมพิธีฝังศพพระมารดาใน พ.ศ. 2079 พระนางแอนน์ โบลีนพยายามอย่างยิ่งที่จะทำให้พระเจ้าเฮนรียอมรับให้ผู้ทรงปัญญามีอำนาจในการปกครองโบสถ์แห่งอังกฤษ โดยปฏิเสธคนจากสันตะปาปาและยอมรับว่าการสมรสของบิดา มารดาของพระนางเป็นอันผิดกฎหมาย

เลดี้ แมรี่คาดว่าปัญหาทุกอย่างจะจบลงเมื่อสมเด็จพระราชินีแอนน์ โบลีนถูกถอนยศและถูกประหารชีวิตใน พ.ศ. 2079 และเจ้าหญิงเอลิซาเบธถูกลดชั้นมาเป็นเลดี้ เอลิซาเบธ เช่นเดียวกับพระนางและถูกตัดออกจากการสืบสันติวงศ์ หลังจากพระนางแอนน์ โบลีนถูกประหารไปเพียง 2 สัปดาห์ พระเจ้าเฮนรี่ที่ 8 ได้อภิเษกสมรสใหม่กับสมเด็จพระราชินีเจน เซมัวร์ผู้ซึ่งสิ้นพระชนม์หลังจากให้กำเนิดโอรส ผู้ซึ่งต่อมาคือซึ่งก็คือ พระเจ้าเอ็ดเวิร์ดที่ 6 แห่งอังกฤษ เลดี้ แมรี่ต้องกลายเป็นแม่อุปถัมภ์ให้แก่พระอนุชา และเป็นผู้ที่โศกเศร้ามากที่สุดในวันฝังพระศพสมเด็จพระราชินีเจน เซมัวร์ ต่อมาพระเจ้าเฮนรียินยอมให้พระนางเข้ามาอาศัยในพระราชวังหลวงได้

ในปี พ.ศ. 2086 พระเจ้าเฮนรีได้อภิเษกสมรสกับพระมเหสีองค์ที่ 6 และเป็นองค์สุดท้าย คือ สมเด็จพระราชินีแคทเธอรีน พารร์ ปีต่อมา พระเจ้าเฮนรีได้ให้เลดี้ แมรี่ และ เลดี้ เอลิซาเบธกลับคืนสู่ราชวงศ์ อย่างไรก็ตามทั้งสองพระองค์ก็ยังเป็นลูกนอกสมรสที่ถูกต้องตามกฎหมาย

ในปี พ.ศ. 2090 พระเจ้าเฮนรีที่ 8 สวรรคต เจ้าชายเอ็ดเวิร์ดได้สืบราชบัลลังก์ต่อจากพระบิดา