Мария Фортус родилась в Херсоне в 1900 г., в семье состоятельного еврейского банкира и судовладельца. Когда в 1913 г. отец оставил семью, Мария и ее сестра Аделаида были вынуждены пойти на работу. Мария работала вышивальщицей в портновской мастерской и одновременно успешно сдала экстерном экзамены в Херсонской мужской гимназии. В 1916 г. Мария вступила в партию эсеров, но в 1917 г. вышла из нее и вступила в партию большевиков. Мария принимала активное участие в Гражданской войне.

В 1919 г., во время оккупации черноморских портов французскими войсками, Фортус вела пропагандистскую работу среди французских солдат и матросов в Херсоне. Там она встретила своего первого мужа, Рамона Касанельяса, тогда молодого испанского анархиста, ставшего позднее одним из лидеров Коммунистической партии Каталонии. В 1919 г., уже после отъезда Касанельяса из Советской России, Мария родила сына, которого назвала в честь его отца Рамон. Во время гражданской войны мальчика растила мать Марии, в то время как она сама продолжала служить в Красной армии разведчицей. Мария была заслана как шпионка в армию украинского анархиста Нестора Махно. После разоблачения Марию приговорили к расстрелу, но она чудом спаслась. После этого Мария содействовала раскрытию шпионской ячейки в Одессе. В ходе одной из операций она была тяжело ранена, но выжила. После гражданской войны, во время учебы в Москве, Мария совершенно случайно встретилась с Рамоном Касанельясом, который, будучи коммунистом, бежал из Испании и приехал в Москву, чтобы учиться в том же университете. В 1929 г. супружеская пара Рамон Касанельяс и Хулия Хименес, «уроженка Уругвая» (имя, которое взяла себя Мария Фортус), отправилась в Испанию, где Мария работала как агент советской разведки. В 1934 г., через год после смерти мужа, Мария вернулась в Москву. В это время ее сын Рамон, сблизившийся с одним из сотрудников Коминтерна, выразил желание принять участие в Испанской революции. Ответ Марии был таков: «В нашей семье было уже достаточно революционеров». Тем не менее, в 1936 г. шестнадцатилетний Рамон был направлен с согласия матери в Испанию «для работы с испанской молодежью». Мария обратилась к советскому руководству с просьбой отправить в Испанию и ее. «Там похоронен мой муж, и мой сын тоже находится там», – сказала она. Официально она занимала в Испании должность переводчика и адъютанта советского «военного советника» и будущего маршала Кирилла Мерецкова, в действительности же Мария была шпионкой советской разведывательной службы, а при случае также принимала участие в боевых действиях. В 1937 г. самолет Рамона, летчика республиканских военно-воздушных сил, был сбит над городом Сарагоса. Рамон погиб.

Пока Мария сражалась в Испании, ее брат Михаил, известный востоковед и основатель Института китаеведения в Москве, был арестован НКВД и расстрелян как враг народа.

В 1938 г. Мария Фортус вернулась в Москву и поступила в Военную академию им. Фрунзе. С началом войны с Германией Фортус становится командиром штаба женского гвардейского ночного бомбардировочного авиационного полка, сформированного Мариной Расковой. В этот период Фортус стремится вернуться на работу в разведку и отправляет многочисленные просьбы военному командованию. В 1942 г. была сформирована группа эмигрантов из Испанской республики, вошедшая в состав действовавшего в тылу врага разведывательно-диверсионного отряда, и Фортус была введена в его состав, так как знала испанский. В феврале 1943 г., после того как ее отряд захватил в районе Винницы двух немецких офицеров высокого ранга, к Фортус попала подробная информация о немецкой ставке Вервольф, построенной в районе Винницы в 1942 г.

В 1943 г., состоя в партизанском отряде, Фортус была тяжело ранена и переправлена в тыл на лечение. После выписки из госпиталя Марию направили на работу в отдел разведки 3-го Украинского фронта. В январе 1945 г., когда советские войска временно отступили из венгерского города Секешфехервар, Фортус удалось внедрить туда шпионку, передававшую важные сведения советскому командованию. Эти события легли в основу сценария фильма «Альба Регия», поставленного венгерским режиссером Михаем Семешем в 1961 г. Некоторое время спустя, проникнув в оккупированный немцами Будапешт, Мария находит секретные документы в подвале королевского замка в Буде. Уже после окончания войны, в мае-июле 1945 г., ей удается обнаружить два заброшенных немецких завода, размещенных под землей: один около Вены, второй в районе чешского городка Литомержиц.

После возвращения в Советский Союз в 1945 г. Фортус продолжила военную карьеру. В 1955 г. она вышла на пенсию в чине полковника. Мария Фортус опубликовала свои мемуары, а в конце 50-х годов защитила диссертацию по социологии.

Мария Фортус умерла в 1981 г.

Биография Марии Фортус, в частности, ее деятельность во время Гражданской войны в Испании, послужила сюжетом для советского художественного фильма «Салют, Мария!», снятого в 1970 г. Однако в фильме нет никаких упоминаний о еврейском происхождении героини.