Nacida en Granada en el 2002, María Dueñas se enamoró de la música clásica a través de las grabaciones que sus padres ponían constantemente en casa y los conciertos a los que asistía en su ciudad natal. Empezó a tocar el violín a los seis años y se matriculó en el conservatorio de música de su ciudad natal un año después. En el 2014 ganó una beca en el extranjero patrocinada por Juventudes Musicales de Madrid, así como el Wardwell Stipend de la Fundación Humboldt, y en un primer momento se trasladó a Dresde para estudiar en la Academia de Música Carl Maria von Weber. Allí pronto fue descubierta por el director de orquesta Marek Janowski, a cuya invitación debutó más tarde con la Orquesta Sinfónica de San Francisco. Desde el 2016 estudia con el reconocido pedagogo de violín Boris Kuschnir en la Universidad de Música y Artes de la Ciudad de Viena. 

El Frankfurter Allgemeine Zeitung ha elogiado la "libertad y la alegre individualidad" de su interpretación, mientras que The Strad describe su estatus de estrella en ascenso como "aparentemente imparable", después de que ganara toda una serie de concursos internacionales de violín. No menos importante fue su victoria en directo en el Concurso de Violín Menuhin 2021, en el que no solo ganó el primer premio y el premio del público, sino también un seguimiento mundial en línea. Sus victorias en concursos comenzaron con el Concurso Internacional Mozart de Zhuhai 2017 y el Concurso Internacional de Violín Vladimir Spivakov 2018. Además de su éxito en el Concurso Menuhin, 2021 la vio ganar el primer premio en el Concurso Getting to Carnegie, el Gran Premio en el Concurso Internacional de Violín Viktor Tretyakov y el premio de promoción profesional en el Festival de Música de Rheingau. También fue nombrada Artista de la Nueva Generación 2021-23 de BBC Radio 3. En abril del 2023, fue galardonada con el prestigioso Premio Princesa de Girona de las Artes y las Letras en su España natal.

En el 2022, María Dueñas firma un contrato en exclusiva con Deutsche Grammophon. Su espectacular álbum debut, titulado Beethoven and Beyond, grabado en directo en el Musikverein de Viena con la Wiener Symphoniker y Manfred Honeck, salió a la venta en mayo del 2023. Incluye el concierto para violín de Beethoven, para el que ha compuesto sus propias cadencias. También incluye cinco piezas para violín y orquesta de Kreisler, Saint-Saëns, Spohr, Wieniawski y Ysaÿe y las cadencias escritas por los mismos compositores para el primer movimiento del concierto de Beethoven. Ha sido galardonada con el premio de la industria discográfica alemana Opus Klassik 2024 en la categoría "Joven talento del año". 

La polifacética artista se aficionó a la composición después de empezar a escribir cadencias para los conciertos para violín de Mozart. Una pieza para piano solo, Farewell, fue premiada en el Concurso para Jóvenes Compositores "Von fremden Ländern und Menschen" del 2016. Grabada por Evgeny Sinaiski, también se convirtió en un video musical. Su composición Homage 1770 para violín solo también fue publicada por Deutsche Grammophon.

Dedicada a la música de cámara, María Dueñas ha actuado con el barítono Matthias Goerne y el pianista Itamar Golan, entre otros artistas. También ha estrenado varias obras escritas para ella y dedicadas por el fallecido compositor catalán Jordi Cervelló.

Mientras tanto, ha actuado con muchas de las orquestas más importantes del mundo, como la Pittsburgh Symphony Orchestra, Philadelphia Orchestra, San Francisco Symphony, Oslo Philharmonic, Dresden Philharmonic, Staatskapelle Berlin, NDR Elbphilharmonie Orchester, Bamberg Symphony, Munich Philharmonic, Orchestre philharmonique de Radio France y Accademia di Santa Cecilia Roma bajo la batuta de directores como Manfred Honeck, Herbert Blomstedt, Marek Janowski, Yannick Nézet-Séguin, Gustavo Gimeno, Michael Sanderling, Daniel Harding, Jukka-Pekka Saraste, Alain Altinoglu y Alan Gilbert. En el Festival de Évian 2023, tocó junto a Renaud Capuçon. María Dueñas mantiene una estrecha relación con la Filarmónica de Los Ángeles y Gustavo Dudamel. Tras su debut en el 2021 en el Hollywood Bowl, volvieron a unirse al año siguiente para el estreno mundial del concierto para violín Altar de cuerda, de Gabriela Ortiz, del que es dedicataria, causando sensación internacional, al que siguieron actuaciones en el Carnegie Hall, en Boston y en el Festival Cervantino de México. En el 2024, volvieron a interpretar la obra en Los Ángeles y de gira en Barcelona, París y Londres, y publicaron una grabación de la pieza en el sello Platoon. 

Entre los platos fuertes de la temporada 2024/2025 figuran su regreso a la Orquesta de Filadelfia con Yannick Nézet-Séguin y a la Staatskapelle de Berlín con Paavo Järvi, sus debuts con la Staatskapelle de Dresde bajo la batuta de Andrés Orozco-Estrada, la Orquesta Philharmonia tanto con Santtu-Matias Rouvali como con Marin Alsop, y la Orquesta de Cleveland con Stéphane Denève, recitales con el pianista Alexander Malofeev, incluidos conciertos en el Carnegie Hall y en la Pierre Boulez Saal de Berlín, un reencuentro amistoso con la Orquesta Sinfónica de Pittsburgh y Manfred Honeck, así como compromisos con la Orquesta Filarmónica de Helsinki y Marek Janowski, y la Orquesta Sinfónica Nacional de la RAI de Turín, de nuevo con Andrés Orozco-Estrada.

María Dueñas toca un violín Nicolò Gagliano de 1714, cedido por el Fondo Alemán de Instrumentos Musicales administrado por Deutsche Stiftung Musikleben, y el Stradivari Camposelice de 1710, cedido generosamente por la Nippon Music Foundation.