Уроженка Мадрида Мария де Виллота приходится дочерью экс-пилоту Формулы-1 Эмилио де Виллоте. Спортсменка начинала гоночную карьеру в испанской Формуле-3, после чего участвовала в европейском кубке Ferrari Challenge, международном первенстве по кольцевым гонкам WTCC и итальянской кузовной серии Superstars. C 2009 по 2011 год де Виллота выступала в Формуле-Суперлига. Два года назад Мария впервые протестировала болид Формулы-1: спортсменке доверили автомобиль команды Renault.
В 2012 году де Виллота подписала контракт тест-пилота с Marussia. Летом того же года во время аэродинамических испытаний на полигоне в британском Даксфорде Мария попала в аварию, в результате которой лишилась глаза и утратила ощущения запаха и вкуса. В декабре журнал Car and Driver назвал де Виллоту «Гонщиком года».