Maria Dinulescu studierte an der Fakultät für Schauspiel, Theater und Film der Nationaluniversität der Theater- und Filmkunst „Ion Luca Caragiale“ und schloss das Studium im Jahr 2003 ab. International bekannt wurde sie bereits ein Jahr später, als "Trafic", in dem sie die Hauptrolle spielte, mit der Goldenen Palme für den besten Kurzfilm auf den Internationalen Filmfestspielen von Cannes 2004 ausgezeichnet wurde. Auch in "California Dreamin’", der in Cannes 2007 den Wettbewerb "Un Certain Regard" gewann, spielte sie die weibliche Hauptrolle. Für ihre Rolle in "Picknick – Pescuit sportiv" (Alternativtitel: "Hooked") wurde sie 2008 mehrfach preisgekrönt.