Aufgewachsen in einem musikalischen Pfarrhaus in Dresden, nahm die Sopranistin Marie Luise Werneburg zunächst ein Kirchenmusikstudium in ihrer Heimatstadt auf, bevor sie in Bremen Gesang studierte. Wertvolle Erfahrungen als Ensemble-Sängerin sammelte sie im Dresdner Kammerchor, im RIAS-Kammerchor und im Collegium Vocale Gent.
Als Solistin vor allem der Musik der Renaissance und des Barock konzertiert sie weltweit u.a. mit dem Ensemble Weser Renaissance Bremen, der Lautten Compagney Berlin, der Rheinischen Kantorei, Bell´Arte Salzburg, Musica Fiata und dem Vocal Consort Tokyo.
Mit ihren Kammermusikpartnern - der Cembalistin Elina Albach und dem Ensemble Continuum, der Gambistin Hille Perl und den Sirius Viols – war sie u.a. bei den Köthener Bachtagen und den Renaissance-Tagen Zürich zu hören. Ferner tritt sie u.a. beim Festival Oude Muziek Utrecht, der styriarte Graz, der Bachstiftung St. Gallen, bei den Händelfestspielen in Halle, der Bachwoche Ansbach und dem Bachfest Leipzig auf.
Zahlreiche Rundfunk- und CD-Aufnahmen dokumentieren ihr künstlerisches Schaffen, z. B. mit Klaus Mertens ("Himlische Weynacht"), Dominik Wörner (Graupner-Dialogkantaten) oder an der Seite von Dorothee Mields in der Schütz-Gesamteinspielung mit dem Dresdner Kammerchor unter Hans-Christoph Rademann.
Neben ihrer regen Konzerttätigkeit unterrichtete Marie Luise Werneburg Gesang an der Hochschule für Künste in Bremen, gab Meisterkurse beim Vocal Consort Tokyo und lehrt zurzeit an der Hochschule für Musik Hanns Eisler in Berlin.