Marie-Josée Croze est née le 23 février 1970 dans une banlieue modeste de Montréal, au sein d'une famille d'adoption qui compte quatre autres enfants. C'est dans un film de Gilles Carle, La Postière, que Marie-Josée Croze fait sa première apparition sur grand écran en 1992 après avoir étudié tout d’abord les arts plastiques puis la comédie à l’atelier du Théâtre de la Veillée. L'année suivante, Marie-Josée Croze tourne dans La Florida, de Georges Mihalka, film dans lequel elle est remarquée. Marie-Josée Croze fait un premier séjour en France, pour y tourner le moyen-métrage HLA identique de Thomas Briat aux côtés de Julie Depardieu.
En 2000 Marie-Josée Croze accède à la reconnaissance grâce à Maelström du réalisateur québécois Denis Villeneuve, qui fait le tour des festivals et lui vaut le Genie canadien et le Jutra québécois de la meilleure actrice. Marie-Josée Croze prend part en 2001 à Ararat réalisé par l’un de ses plus fameux compatriotes, Atom Egoyan. Mais c’est avec une autre oeuvre, Les Invasions Barbares (2003) de l'impertinent Denys Arcand que vient la consécration : l’actrice décroche, grâce à sa subtile prestation de junkie, le Prix d’interprétation féminine à Cannes en 2003.
Dès lors Marie-Josée Croze est très sollicitée par les auteurs français, interprétant une actrice glamour et mystérieuse sous la direction de Laurence Ferreira-Barbosa dans Ordo (2003), une mère célibataire dépassée par ses responsabilités dans le drame de Jean Pierre Denis La Petite chartreuse (2004) et une architecte amoureuse pour la comédie romantique Mensonges Et Trahisons Et Plus Si Affinités... de Laurent Tirard.
Marie-Josée Croze est désormais associée à des projets de grande envergure comme Munich où elle est choisie par Spielberg pour incarner une espionne redoutable.
La même année on retrouve Marie-Josée Croze à l’affiche de Jacquou Le Croquant de Laurent Boutonnat, Les Oiseaux Du Ciel d’Éliane de Latour, et Ne Le Dis à Personne de Guillaume Canet.