Marie Doukouré a grandi à Paris, en France, mais elle retourne régulièrement en Côte d'Ivoire pour y filmer. Elle étudie au Conservatoire national supérieur d'art dramatique et obtient son diplôme de réalisation cinématographique à la Fémis (École nationale supérieure des métiers de l'image et du son) en 2011.
En 2013, elle réalise son premier court métrage, "Le Rêve d'Ivan", qui est sélectionné pour le Festival international du film de Locarno. Son premier long métrage, "Muhi – Generał Ivy", sort en 2016 et lui vaut des critiques élogieuses. Le film raconte l'histoire d'un enfant soudanais qui vit dans un camp de réfugiés en Europe pendant plusieurs années.
En 2018, Marie Doukouré réalise une autre mini-série, "Le Bazar de la Charité", qui se passe à Madrid et raconte l'histoire d'une épidémie de choléra à Madrid au début du XXe siècle. Le film est sélectionné pour le Festival international du film de San Sebastián et reçoit un grand prix au Festival de télévision de Monte-Carlo.
En 2019, Marie Doukouré réalise son deuxième long métrage, "Noire comme le temps", qui raconte l'histoire d'une femme qui doit réinventer sa vie après avoir été victime de violence domestique. Le film est sélectionné pour le Festival international du film de Toronto et remporte le prix FIPRESCI.
Marie Doukouré est également scénariste et elle travaille souvent avec d'autres réalisateurs, comme son mari, Romain Gavras. Elle a déclaré qu'elle veut utiliser le cinéma pour raconter des histoires qui ne seraient pas autrement visibles, et elle se concentre notamment sur les femmes et les personnes migrantes.