Η Μοντεσσόρι γεννήθηκε στις 31 Αυγούστου 1870 στο Κιαραβάλλε της Ανκόνα. Ο πατέρας της, Αλεσσάντρο Μοντεσσόρι, 33 ετών, ήταν υπάλληλος του Υπουργείου Οικονομικών, που εργαζόταν σε ένα τοπικό εργοστάσιο καπνού. Η μητέρα της, Ρενίλντε Στοπάνι, 25 ετών, έλαβε μια αρκετά καλή παιδεία γιατί ήταν η ανιψιά του Ιταλού γεωλόγου και παλαιοντολόγου Αντόνιο Στοπάνι. Αν και δεν είχε μέντορα, είχε μια αρκετά στενή σχέση με την μητέρα της η οποία την ενθάρρυνε πάντα. Είχε επίσης μια σχέση αγάπης με τον πατέρα της παρόλο που ο πατέρας της διαφωνούσε με την επιλογή της να συνεχίσει τις σπουδές της.
Ήταν Ιταλίδα παιδαγωγός, φιλόσοφος και γιατρός, γνωστή για τα γραπτά της στην επιστημονική παιδαγωγική και για την φιλοσοφία της εκπαίδευσης που φέρει το όνομά της, το μοντεσσοριανό παιδαγωγικό σύστημα, ή «μοντεσσοριανή μέθοδος», το οποίο αποτέλεσε πρωτοπορία για την εποχή του και εξακολουθεί να εφαρμόζεται ακόμα και σήμερα σε αρκετά σχολεία, τα επονομαζόμενα «μοντεσσοριανά σχολεία» ή «μοντεσσοριανές σχολές».
Σε νεαρή ηλικία, η Μοντεσσόρι κατέρριψε τις φυλετικές προσδοκίες όταν εγγράφηκε σε μια τεχνική σχολή μόνο για αγόρια για να γίνει μηχανικός. Σύντομα άλλαξε γνώμη και ξεκίνησε σπουδές στην ιατρική σχολή στο Πανεπιστήμιο της Ρώμης, από όπου αποφοίτησε με τιμητικές διακρίσεις το 1896. Ήταν ανύπαντρη μητέρα. Η εκπαιδευτική της μέθοδος χρησιμοποιείται ακόμα και σήμερα σε πολλά δημόσια και ιδιωτικά σχολεία σε όλο τον κόσμο.
Από το 1896 έως το 1901, η Μοντεσσόρι εργάστηκε μαζί με «φρενασθενικά» παιδιά – δηλαδή με παιδιά που αντιμετωπίζουν μια μορφή νοητικής υστέρησης, ασθένειας ή αναπηρίας. Ξεκίνησε επίσης να ταξιδεύει, να μελετά και να δημοσιεύει σε εθνικό και σε διεθνές επίπεδο ενώ παράλληλα θεωρήθηκε ευρέως ως συνήγορος των δικαιωμάτων των γυναικών και της εκπαίδευσης των παιδιών με διανοητικά προβλήματα.
Μετά την αποφοίτησή της από το Πανεπιστήμιο της Ρώμης το 1896, η Μοντεσσόρι συνέχισε την έρευνά της στην ψυχιατρική κλινική του πανεπιστημίου και το 1897 έγινε δεκτή ως εθελόντρια εκεί. Ως μέρος της δουλειάς της, επισκέφθηκε άσυλα στην Ρώμη και μελέτησε παιδιά με διανοητικά προβλήματα, παρατηρήσεις που ήταν σημαντικές για το μετέπειτα εκπαιδευτικό έργο της. Παράλληλα μελέτησε τα έργα των γιατρών και των παιδαγωγών του 19ου αιώνα Ζαν Ιτάρ και Εντουάρ Σεγκέν, που επηρέασαν αρκετά το έργο της. Η Μοντεσσόρι έδειξε ενδιαφέρον για τις ιδέες του Ιτάρ και δημιούργησε ένα πιο συγκεκριμένο και οργανωμένο σύστημα εφαρμογής τους στην καθημερινή εκπαίδευση των παιδιών με αναπηρίες. Όταν ανακάλυψε τα έργα του Ζαν Ιτάρ και του Édouard Séguin, απέκτησε μια νέα σκέψη και επηρεάστηκε για να επικεντρωθεί στα παιδιά με μαθησιακές δυσκολίες. Το 1897, επίσης, η Μοντεσσόρι παρακολούθησε τα ακαδημαϊκά μαθήματα πάνω στην παιδαγωγική και διάβασε «όλα τα μεγάλα έργα της εκπαιδευτικής θεωρίας των τελευταίων διακοσίων ετών».
Το 1897 η Μοντεσσόρι μίλησε για την ευθύνη της κοινωνίας απέναντι στην εγκληματικότητα των ανηλίκων στο Εθνικό Συνέδριο Ιατρικής στο Τορίνο. Το 1898, έγραψε αρκετά άρθρα και μίλησε στο Πρώτο Παιδαγωγικό Συνέδριο του Τορίνου, προτρέποντας για την δημιουργία ιδρυμάτων αποκλειστικά για παιδιά με διανοητικά προβλήματα καθώς και για την εκπαίδευση καθηγητών για αυτά τα ιδρύματα. Το 1899 η Μοντεσσόρι διορίστηκε σύμβουλος στο Εθνικό Ίδρυμα Προστασίας των Καθυστερημένων Παιδιών και προσκλήθηκε να δώσει μια σειρά διαλέξεων όσον αφορά τις ειδικές μεθόδους εκπαίδευσης για καθυστερημένα παιδιά στο τμήμα κατάρτισης καθηγητών στο Πανεπιστήμιο της Ρώμης. Την ίδια χρονιά η Μοντεσσόρι ανέλαβε να κάνει μια σειρά διαλέξεων, διάρκειας δυο εβδομάδων, μπροστά σε κοινό. Έγινε μέλος της επιτροπής του Εθνικού Ιδρύματος και ανέλαβε την θέση της λέκτορα στα μαθήματα υγιεινής και ανθρωπολογίας σε ένα από τα δυο ιδρύματα κατάρτισης εκπαιδευτικών για γυναίκες στην Ιταλία.
Το 1900 το Εθνικό Ίδρυμα Προστασίας εγκαινίασε το Scuola Magistrale Ortofrenica («Ορθοφρενική» σχολή), ένα «ιατρο-παιδαγωγικό ινστιτούτο» για την κατάρτιση καθηγητών μέσα σε μια τάξη-εργαστήριο, πάνω στην εκπαίδευση παιδιών με διανοητικές διαταραχές. Η Μοντεσσόρι ανέλαβε την θέση της υποδιευθύντριας. 64 καθηγητές φοίτησαν στο πρώτο έτος, μελετώντας ψυχολογία, ανατομία και φυσιολογία του νευρικού συστήματος, ανθρωπολογία, τις αιτίες και τα χαρακτηριστικά της νοητικής αναπηρίας και τις ειδικές μεθόδους καθοδήγησης. Κατά την διάρκεια της διετούς εργασίας της στο σχολείο αυτό, η Μοντεσσόρι ανέπτυξε μεθόδους και υλικό που θα εφάρμοζε αργότερα στα φυσιολογικά παιδιά.
Το 1901, η Μοντεσσόρι έφυγε από την Ορθοφρενική σχολή και τον ιδιωτικό τομέα και το 1902 ξεκίνησε προπτυχιακές σπουδές στη φιλοσοφία στο Πανεπιστήμιο της Ρώμης. (Η φιλοσοφία εκείνη την εποχή περιελάμβανε ένα μεγάλο μέρος από αυτό που σήμερα θεωρούμε ψυχολογία). Μελέτησε τη θεωρητική και την ηθική φιλοσοφία, την ιστορία της φιλοσοφίας καθώς και την ψυχολογία αλλά δεν αποφοίτησε ποτέ. Ξεκίνησε σπουδές πάνω στην ανθρωπολογία και τη φιλοσοφία της εκπαίδευσης, διεξήγαγε παρατηρήσεις και πειραματική έρευνα σε δημοτικά σχολεία και μελέτησε ξανά τα έργα των Ιτάρ και Séguin, μεταφράζοντας τα βιβλία τους στα Ιταλικά. Κατά την διάρκεια αυτής της περιόδου, ξεκίνησε να εφαρμόζει τις μεθόδους που ανέπτυξε πάνω στην εκπαίδευση των παιδιών με διανοητικά προβλήματα, στην «κανονική» εκπαίδευση.
Το έργο της Μοντεσσόρι πάνω σε αυτό που αργότερα θα αποκαλούσε «επιστημονική παιδαγωγική» συνέχισε και κατά τα επόμενα χρόνια. Το 1902, η Μοντεσσόρι παρουσίασε μια έρευνα σε ένα παιδαγωγικό συνέδριο στη Νάπολη. Το 1903 δημοσίευσε δυο άρθρα με θέμα την παιδαγωγική και ακόμα δυο άρθρα το επόμενο έτος. Το 1903 και το 1904, έκανε μια ανθρωπολογική έρευνα με Ιταλούς μαθητές και το 1904 εξελέγη λέκτορας ανθρωπολογίας στο Πανεπιστήμιο της Ρώμης. Προσκλήθηκε να δώσει διαλέξεις στην Παιδαγωγική Ακαδημία του Πανεπιστημίου της Ρώμης και κατείχε αυτήν την θέση έως το 1908. Οι διαλέξεις της δημοσιεύτηκαν σε ένα βιβλίο με τίτλο Pedagogical Anthropology το 1910.
Η Μοντεσσόρι δημοσίευσε αρκετά βιβλία και άρθρα καθ’ όλη την διάρκεια της ζωής της, κυρίως στα Ιταλικά αλλά κάποιες φορές πρώτα στα Αγγλικά. Σύμφωνα με την Kramer, «τα σημαντικότερα έργα που κυκλοφόρησαν πριν το 1920 (The Montessori Method, Pedagogical Anthropology, The Advanced Montessori Method—Spontaneous Activity in Education and The Montessori Elementary Material) γράφτηκαν από την ίδια στα Ιταλικά και μεταφράστηκαν υπό την επίβλεψή της». Ωστόσο, πολλά από τα μετέπειτα έργα της μεταγράφηκαν από τις διαλέξεις της, συχνά σε μετάφραση, και μόνο αργότερα κυκλοφόρησαν σε βιβλίο.
