Marie-Josée Croze a grandi à Montréal, où elle a étudié au Collège Sainte-Anne dans les années 1980. Elle a ensuite poursuivi des études à l'Université Concordia et à l'École nationale de théâtre du Canada.
En 1985, à l'âge de dix-huit ans, elle obtient son premier rôle important dans la série télévisée québécoise Le Camionner. Cela lui permet de décrocher des rôles réguliers dans les séries télévisées Les Invincibles (1987) et Un Zoo pour les Enfants (1988-1992).
En 1994, elle obtient un rôle principal dans la série télévisée La Petite Vie. Cette série est une adaptation de la telenovela mexicaine Yo comprobo que tú me quieres et est un grand succès au Québec. Marie-Josée Croze joue le personnage central, Laura Duval, jusqu'en 1998.
En parallèle à sa carrière télévisuelle, Marie-Josée Croze continue d'apparaître dans des films et pièces de théâtre. Elle obtient un rôle important dans le film La Guerre, qui est présenté au Festival de Cannes en 1998. Cette performance lui vaut une nomination aux Genie Awards pour la meilleure actrice.
En 2001, elle décroche un rôle principal dans le film canadien Mémoires affectives. Le film reçoit une excellente critique et Marie-Josée Croze est nommée aux Genie Awards et aux prix Jutra pour sa performance. Elle gagne finalement les prix Genie et Jutra de la meilleure actrice.
En 2004, elle obtient un rôle dans le film canadien Café de Flore. Le film est présenté au Festival de Cannes en 2005 et est une grande réussite critique. Marie-Josée Croze est nommée aux Genie Awards pour la meilleure actrice et gagne finalement le prix Jutra de la meilleure interprétation féminine.
En 2013, elle obtient un rôle dans le film La Guerre des tuques : La Légende de l'orpailleur. Le film est un remake du classique québécois La Guerre des tuques (1984) et Marie-Josée Croze joue le personnage principal, la gouvernante Louise.
En 2015, elle rejoint le casting de la série télévisée française Les Revenants, qui est tournée en français et en anglais. La série est une adaptation du film français Les Revenants et suit l'histoire d'une petite ville dont les habitants sont ressuscités après avoir été morts depuis plusieurs années. Marie-Josée Croze joue le rôle de la docteur Louisa Lautrec.
En 2019, elle obtient un rôle dans le film américain Le Monde secret des animaux (The Secret Life of Pets 2). Elle prête sa voix à la chien Gidget.
Marie-Josée Croze est une actrice accomplie qui a travaillé dans plusieurs médias et qui a reçu de nombreux prix et nominations pour ses performances. Elle est également connue pour ses activités caritatives, notamment en faveur des personnes atteintes de sclérose en plaques et du cancer.