Η Μαρία Γκαετάνα Ανιέζι γεννήθηκε στις 16 Μαΐου του 1718 στο Μιλάνο από πλούσια και καλλιεργημένη οικογένεια. Ο πατέρας της Πιέτρο Ανιέζι ήταν καθηγητής μαθηματικών και εμφύσησε την αγάπη για τους αριθμούς στη μεγάλη 
του κόρη. Η Μαρία θεωρήθηκε από μικρή παιδί-θαύμα. Μιλούσε τόσο ιταλικά όσο και γαλλικά ήδη από τα πέντε της. Μέχρι τα έντεκα της είχε μάθει επίσης ελληνικά, εβραϊκά, ισπανικά, γερμανικά και λατινικά και την αποκαλούσαν «επτάγλωσση ρήτωρ». Όταν ήταν εννιά ετών συνέγραψε και απάγγειλε μια ομιλία διάρκειας μιας ώρας στα Λατινικά σε μερικούς από τους πιο διακεκριμένους διανοούμενους της εποχής. Το θέμα ήταν το δικαίωμα των γυναικών στην εκπαίδευση.
Ο πατέρας της παντρεύτηκε δύο φορές μετά το θάνατο της μητέρας της και η Ανιέζι κατέληξε να είναι η μεγαλύτερη από 23 αδέρφια, περιλαμβανομένων των ετεροθαλών της.
Εκτός από τις παραστάσεις και τις σπουδές της, ήταν υπεύθυνη και να διδάσκει τα αδέρφια της. Αυτή της η υποχρέωση την εμπόδισε να εκπληρώσει την επιθυμία της να ενταχθεί σε μονή, απόρροια της έντονης θρησκευτικότητας που είχε αναπτύξει. Αν και ο πατέρας της αρνήθηκε να της το επιτρέψει, συμφώνησε να την αφήσει να ζήσει μια ημιασκητική ζωή, χωρίς κοινωνικές επαφές, αφιερωμένη στη μελέτη των μαθηματικών. Εκείνη την περίοδο μελέτησε τόσο τον διαφορικό όσο και τον ολοκληρωτικό λογισμό.
Το πιο πολύτιμο έργο της ήταν το Instituzioni analitiche ad uso della gioventù italiana «Αναλυτικές Εισηγήσεις προς χρήση της ιταλικής ν
εολαίας» που δημοσιεύτηκε στο Μιλάνο το 1748
Το σύνολο του έργου μεταφράστηκε και στα αγγλικά ως Analytical Institutions από τον Τζον Κόλσον, τότε κάτοχο της περίφημης Λουκασιανής έδρας Μαθηματικών του Κέμπριτζ
Ανάμεσα σε άλλα, η Ανιέζι διαπραγματεύτηκε στο βιβλίο της μια καμπύλη η οποία είχε μελετηθεί νωρίτερα από τους Πιέρ ντε Φερμά και Γκουίντο Γκράντι. Ο τελευταίος πρότεινε για την καμπύλη την λατινική ονομασία versoria, ναυτικός όρος που σημαίνει φύλλο, και την ονομασία versiera (βερσιέρα) στα ιταλικά η οποία μεταφ
ράζεται ελεύθερα ως «αναποδογυρίστρα». O Κόλσον και οι κατοπινοί μεταφραστές του έργου της Ανιέζι την μετάφρασαν ως witch (μάγισσα) από την παρόμοια λέξη aversiera με αποτέλ
εσμα η καμπύλη αυτή να μείνει γνωστή στον αγγλοσαξωνικό κόσμο ως witch of Agnesi (μάγισσα της Ανιέζι).
Το 1750, αφού ο πατέρας της ασθένησε, διορίστηκε από τον Πάπα Βενέδικτο ΙΔ΄ καθηγήτρια στην έδρα των Μαθηματικών, Φυσικής Φιλοσοφίας και Φυσικής της Μπολόνια, αν και δεν υπηρέτησε ποτέ. Ήταν μόλις η δεύτερη γυναίκα παγκοσμίως που της δόθηκε καθηγητική έδρα σε πανεπιστήμιο, με πρώτη την Λάουρα Μπάσι. Το 1759 αρρώστησε ξανά και οι γιατροί της συνέστησαν να σταματήσει τη μελέτη.
Μετά το θάνατο του πατέρα της το 1752 αφοσιώθηκε στη μελέτη της θεολογίας, ιδιαίτερα της πατρολογίας, και στην περίθαλψη των φτωχών, άστεγων και ασθενών, εκποιώντας τα δώρα που της είχαν δοθεί και ικετεύοντας για χρήματα για να συνεχίσει το έργο της. Το 1783 ίδρυσε και διεύθυνε το γηροκομείο Όπερα Πία Τριβούλτσι, όπου έζησε σαν μοναχή.
Η Μαρία Γκαετάνα Ανιέζι πέθανε στις 9 Ιανουαρίου του 1799, σε ηλικία 80 ετών.