Марија Палеолог била је кћи византијског паниперсеваста Јована Палеолога, односно, синовица византијског цара Андроника II Палеолога. Самим тим, била је у сродству са бившом српском краљицом, Симонидом, супругом краља Стефана Уроша II Милутина. Јован Палеолог је био византијски државник, који је током своје каријере носио титуле кесара, панхиперсеваста и управника Солуна. Узео је учешћа у грађанском рату двојице Андроника који је током 1320-тих година вођен у Византији. Његов отац Константин био је син Михаила VIII Палеолога, те је тако Марија била праунука оснивача династије Палеолога и ослободитеља Цариграда.