Hun var den andre datteren til kong Christian IX og dronning Louise av Danmark. Hun ble født som medlem av fyrstehuset Schleswig-Holstein-Sonderburg-Glücksburg og ble prinsesse av Danmark, da hennes far ble gjort til dansk tronarving i 1853. I 1864 ble hun forlovet med den russiske tronarvingen, storfyrst Nikolaj Aleksandrovitsj, som imidlertid døde året etter. Hun giftet seg deretter med den nye russiske arvingen til tronen, storfyrst Aleksander Aleksandrovitj, i 1866. Maria Fjodorovna beskrives som en skjønnhet og lærte seg Russlands språk og kultur. Hun ble keiserinne, da Aleksander II ble myrdet i et attentat i 1881. Som keiserinne ble hun ansett å utøve sin rolle godt og var personlig populær i Russland. Hun blandet seg ikke i politikk, med unntak av sin antityske virksomhet, som hadde sin bakgrunn i konflikten mellom Danmark og Tyskland. Hun ble enkekeiserinne da Aleksander III døde i 1894. Som enkekeiserinne hadde hun en sterk posisjon innen tsarfamilien og stor prestisje ved hoffet. Enkekeiserinne Dagmar flyktet fra den russiske revolusjonen i 1919 og tilbrakte sine siste leveår i Danmark. Ved sin død i 1928 ble keiserinnen stedt til hvile i Roskilde domkirke i Danmark, men i 2006 hun bisatt i Peter og Pauluskatedralen i St. Petersburg.