Marie-Anne Loir est née à Paris dans une famille d’orfèvres. Elle est la sœur aînée du pastelliste Alexis Loir (1712-1785), reçu à l’Académie royale de peinture et de sculpture en 1779 avec le Portrait de Clément Belle (Paris, musée du Louvre). Dans son Abrégé de la vie des plus fameux peintres (1762), Pierre-Jean Mariette nous dit qu’elle a appris son métier avec le peintre François de Troy (1645-1730), à qui sa famille est apparentée. Cette information est confirmée par une inscription au revers du Portrait de la famille de François de Troy (Le Mans, musée de Tessé) : « Recopié par Mlle MA Loir de l’Académie de Marseille et son élève ». En parallèle, elle a fréquenté l’atelier de Jean-François de Troy (1679-1752), le fils de François, avec qui elle restera liée d’amitié toute sa vie. Elle est en lien également avec Pierre Gobert (1662-1744), dont elle a copié le Portrait du prince de Condé (château de Chantilly), et peut-être aussi avec Jean-Marc Nattier (1685-1766), le plus célèbre des portraitistes sous Louis XV. Plus tard, vers 1744, alors qu’elle a trente-neuf ans à cette date, elle est encore mentionnée comme élève d’Hubert Drouais (1699-1767), selon les Mémoires de Joseph-Marie Vien. Elle a donc mené une carrière indépendante, en dehors des institutions, grâce à son statut d’élève et à son réseau de sociabilité, jusqu’à son entrée tardive à l’Académie des beaux-arts de Marseille en 1762, sur la recommandation de Michel-François Dandré-Bardon (1700-1783).

Très bien introduite dans les milieux artistiques et intellectuels les plus prestigieux, Marie-Anne Loir offre un remarquable exemple de carrière féminine sous Louis XV. Elle a ouvert la voie à la génération suivante des femmes peintres. Son premier style emprunte à ses maîtres : elle peint en effet d’abord des portraits mythologiques entre 1735 et 1745, comme le Portrait de Mme du Boccage (collection particulière). Puis elle se dirige assez vite vers les portraits « réalistes » et se met à signer ses toiles à la fin de sa carrière, comme sur le Portrait du président Bayard (Pau, musée des Beaux-Arts) en 1769. Par une lettre autographe conservée à Marseille, on sait qu’elle ne peint plus en 1774.

On connaît aujourd’hui une vingtaine de tableaux certains de cette artiste, mais le catalogue raisonné reste à faire. Son tableau le plus célèbre est sans conteste le Portrait d’Émilie Du Châtelet, peint en 1745, gravé trois fois au XVIII^e siècle, saisi à la Révolution chez le fils de la célèbre femme de sciences et compagne de Voltaire. Il représente l’intellectuelle à son bureau, un compas dans la main et une sphère armillaire à côté d’elle. Dans le fond, on remarque la présence de l’ouvrage d’É. Du Châtelet Les Institutions de physique, dans la bibliothèque. Tableau majeur dans l’histoire du portrait féminin, il n’a pourtant pas été jugé digne de demeurer au Louvre, et la mise en dépôt au musée des Beaux-Arts de Bordeaux, dès 1803, peut être vue comme une sorte de déconsidération de la part du Muséum.