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玛丽·安宁出生在英国南部多塞特郡的莱姆里杰斯。她15个月大时，曾与其他3个人在户外遭受雷击，只有她幸运存活下来。

她的父亲理查是一名橱柜工匠，同时也会在莱姆里吉斯的海岸挖掘化石，并贩卖收集来的化石给观光客以贴补家用。理查原本住在德文郡，后来搬到了多塞特郡，并在1793年8月8日与玛莉·摩尔结婚。两人婚后搬进桥上的房屋。玛丽在他们婚后不久出生，是夫妇俩的第1个孩子。第2个孩子玛莎在出生后随即夭折，而第3个孩子约瑟则在1796年出生。1798年，他们第2个儿子亨利早夭，而最大的女儿马丽也意外身亡。玛丽·安宁在1799年出生，名字与安宁夫妇的长女相同。后来安宁夫妇虽然陆续产下至少4个孩子，不过都早夭，最后只剩下玛丽·安宁与约瑟·安宁存活下来。

1810年，玛丽的父亲（当时44岁）死于肺结核，全家顿时失去经济来源，玛丽与她的哥哥约瑟开始将收集化石当成全职工作。

在18世纪末与19世纪初期，收集化石是相当盛行的活动，是类似集邮一样的娱乐。不过收集化石后来转变成了解地质学与生物学的一门科学。虽然玛丽仅仅是贩卖她所发现的化石来维持家计。

1811年，就在玛丽父亲去世的几个月后，她发现了鱼龙的化石，这是她最早期的发现之一，也是历史上第一具完整寻获的鱼龙化石，虽然早在1699年就曾有鱼龙化石在威尔士出土。她的哥哥约瑟一年前发现的头骨则被认为属于大型鳄鱼。玛丽一开始并没有发现其余部分，但经过一场暴风雨之后，岩石遭受冲刷，露出了其他部分的化石。这是非常重要的发现，很快地在《自然科学会报》上受到刊载。当时玛丽还未满12岁，后来她又发现另外2种鱼龙。

1821年，玛丽发现历史上第一个蛇颈龙亚目的化石。这具化石后来由威廉·丹尼尔·科尼比尔命名为蛇颈龙，并且被当成模式标本，而蛇颈龙也被当成模式种。她后来在1828年发现了一具重要的翼龙化石，后来被命名为双型齿翼龙，是第一次在德国以外的地方发现的，也被认为是第一个完整的翼龙化石。

这3次重要的发现让她在历史上留名，但她仍然持续寻找化石，并对早期的古生物学产生诸多贡献。玛丽注意到一些被称为胃石的古怪化石有时候会出现于蛇颈龙的腹腔，且当中经常包括鱼骨与小蛇颈龙的部分遗骸。这项发现也导致威廉·布克兰在1829年主张这些化石其实是粪便，并称之为粪化石。

玛丽·安宁在1830年代再度面临经济困难，当时地质学家Henry De la Beche协助她出版彩色版画《Duria Antiquior》，根据玛丽所发现的化石来描述史前时代的多塞特郡海岸。玛丽则以版画收入来度过经济困难。这也是历史上首次此类深邃时间（deep time）场景受到广泛传播。

玛丽在30多岁时曾经获得英国科学促进协会颁发的奖金。玛丽·安宁在1847年因乳癌去世。去世的前几个月，她也成为伦敦地质学会的荣誉会员。