Мария Ивановна Зайцева родилась в 1917 году в селе Чёрный Яр Астраханской губернии. В 1936 году с золотой медалью окончила школу № 8 Сталинграда, поступила в Ленинградский архитектурный институт, но уже в 1939 году решила сменить будущую профессию и поступила в Сталинградский медицинский институт. С первого же курса училась на «отлично», активно участвовала в общественной жизни и спортивных мероприятиях.
В декабре 1941 г. состоялся 3-й досрочный выпуск Сталинградского мединститута: Мария Зайцева получила диплом с отличием.

Мария Ивановна прошла всю войну, встретив победное 9 мая у стен Рейхстага.
После демобилизации она работала врачом-хирургом Сталинградской областной клинической больницы, главным врачом Областной станции переливания крови, врачом-рентгенологом городского врачебно-физкультурного диспансера и железнодорожной больницы, врачом-травматологом в Волгоградском государственном институте физической культуры.

С июня 1942 года по январь 1943 года она была ординатором полевого подвижного госпиталя (ППГ) №4187 Сталинградского фронта, затем – ординатором хирургического отделения эвакопункта (ЭП) № 54 62-й армии. В составе 62-й армии М.И. Зайцева участвовала в боях за Сталинград.

«Доктором Машей» называли пациенты молодого врача. Это было время, когда приходилось оперировать сутками, в условиях нехватки медикаментов и донорской крови. Потом она рассказывала, как оперировала без анестезии, как сама во время работы сдавала кровь для раненых.

Здесь, в Сталинграде, и произошел случай, благодаря которому М.И. Зайцева стала настоящей легендой города. В августе 1942 г. в ППГ № 4187 поступил необычный раненый – старший лейтенант Рубен Руис Ибаррури, сын Долорес Ибаррури – лидера испанских коммунистов, организатора борьбы с фашизмом в Испании. Рубен Ибаррури сражался в составе 35-й гвардейской стрелковой дивизии и был ранен близ станции Котлубань. Проникающее ранение груди являлось жизнеугрожающим: Мария Зайцева, хирург Мартын Кольцов и медсестра Полина Чудинова оказали герою-испанцу первую хирургическую помощь. Планировалось отправить его самолетом в Москву, однако врачебный консилиум отклонил возможность транспортировки и 3 сентября Р. Ибаррури умер.

С июня 1943 года и до конца войны М.И. Зайцева служила начальником хирургического отделения ППГ № 4185 3-го Украинского фронта.

М.И. Зайцева награждена орденом «Красная Звезда», медалями «За боевые заслуги», «За оборону Сталинграда», «За Победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941-45 гг.».