แกรนด์ดัชเชสมาเรีย วลาดีมีรอฟนาแห่งรัสเซีย ประสูติ 23 ธันวาคม พ.ศ. 2496 ณ มาดริด สเปน ทรงเป็นพระธิดาเพียงพระองค์เดียวใน แกรนด์ดยุกวลาดิมีร์ คิเรียลโรวิชแห่งรัสเซีย กับ เจ้าหญิงโลนิดา บรากาติออน โดยพระองค์เป็นนพระธิดาของพระราชปนัดดาใน จักรพรรดิอะเลคซันดร์ที่ 2 แห่งรัสเซีย แกรนด์ดัชเชสมาเรีย วลาดีมีรอฟนาทรงเป็นผู้พิทักษ์ราชบัลลังก์รัสเซียสืบต่อจากพระบิดาตั้งแต่วันที่ 21 เมษายน พ.ศ. 2535 โดยแกรนด์ดัชเชสมาเรีย วลาดีมีรอฟนาทรงมีพระบิดาและพระมารดาทูบหัว 2 พระองค์ดังนี้

1. เจ้าชายนีโคลัสแห่งโรมาเนีย
2. โจวันนาแห่งอิตาลี สมเด็จพระราชินีแห่งบัลแกเรีย