Issue d’une famille aisée provençale, Marie Raymond débute la peinture dans l’atelier du peintre Alexandre Stoppler, à Cagnes-sur-Mer. Mariée en 1926 à un jeune peintre néerlandais, Fred Klein, avec qui elle a un fils (Yves Klein, également plasticien) deux ans plus tard, elle mène avec son mari une vie de bohème à Montparnasse, et rencontre les artistes de Puteaux Jacques Villon et Frank Kupka, précurseurs de l’art abstrait. De retour à Nice en 1932, elle prend des cours à l’École des arts décoratifs, où elle fait la connaissance du sculpteur abstrait Emile Gilioli. Elle obtient une commande pour réaliser une fresque destinée au pavillon des Alpes-Maritimes lors de l’Exposition internationale de 1937. La guerre contraint la famille à s’installer à Cagnes-sur-Mer, où M. Raymond commence à peindre des Paysages imaginaires (1941-1944), inspirés par ses promenades dans l’arrière-pays.

De retour à Paris, elle expose au Salon des surindépendants de 1945. Le critique d’art Charles Estienne remarque ses œuvres et les présente aux côtés de celles de Jean Dewasne, Jean Deyrolle, Hans Hartung et Gérard Schneider, dans l’exposition Peinture abstraite, qu’il programme à la galerie Denise René. En 1949, la peintre obtient le prix Kandinsky, participe à la I^re Biennale de Sao Paulo au Brésil, ainsi qu’à la grande exposition Klar Form, organisée par Denise René. C’est, pour l’artiste, une période d’intense activité sociale : les « lundis de Marie » réunissent galeristes, collectionneurs et jeunes artistes proches de son fils, dont Jean Tinguely, Dufrêne, Hains, Villeglé, Arman, César. En janvier 1957, le Stedelijk Museum d’Amsterdam lui consacre une rétrospective.

Le début des années 1960 est marqué par son divorce et la mort de son fils ; elle peint alors une série d’œuvres cosmologiques, Abstraction-Figures-Astres (1964-1989). En 1972, une exposition rétrospective rassemblant les œuvres de M. Raymond et d’Y. Klein se déroule au château-musée Grimaldi de Cagnes. Ses peintures sont présentes dans de nombreux musées (Paris, Nantes, Amsterdam, Tokyo). L’année de ses 80 ans, la Pascal de Sarthe Gallery à San Francisco lui dédie une exposition personnelle.