她出生圣彼得堡，早年母亲已经死亡，父亲保罗大公在1902年再婚，玛丽亚和她的弟弟德米特里·巴甫洛维奇在一生中关系亲密，他们在莫斯科被叔叔谢尔盖·亚历山德罗维奇和他的妻子公爵夫人伊莉莎白·费奥多罗芙娜（维多利亚女王的孙女）收养。1908年，玛丽亚与瑞典南曼兰公爵威廉王子结婚。他们只有一个儿子：伦纳特王子，且后来婚姻不幸，并于1914年离婚。第一次世界大战期间，玛丽亚·帕夫洛夫娜公爵夫人担任护士，直到1917年2月俄罗斯君主制结束。1917年9月，在俄罗斯临时政府时期，她和Prince Sergei Puty