Concierto de María de Medeiros en Santiago de Compostela
Es hija del compositor António Vitorino de Almeida y de Maria Armanda de Saint-Maurice Ferreira Esteves, hermana de Inês de Medeiros, también actriz y nieta de la escritora juvenil Odette de Saint-Maurice y del pediatra Constantino Ferreira Esteves. Pasó su infancia en Austria, regresando a Portugal después del 25 de abril de 1974 (Revolución de los Claveles). Estudió en el Liceu Francês Charles Lepierre de Lisboa y posteriormente se instaló en París.
Cursó estudios de filosofía en la Sorbona, pero abandonó por la interpretación. Es diplomada por la Ecole Nationale Superieure des Arts et Techniques du Théatre y el Conservatoire National d’Art de París.
De la mano de Brigitte Jacques - que la dirigió en espectáculos como La muerte de Pompeyo, de Pierre Corneille o Elvire Jouvet 40, de Louis Jouvet - inició definitivamente su carrera de actriz, primero en el teatro, y después en el cine, donde ha sido reconocida como la más internacional de las actrices portuguesas.
Inició su filmografía con el largometraje Silvestre de João César Monteiro (1982). Consolidó su carrera internacional con dos películas estadounidenses: Henry y June (1990), de Philip Kaufman, que coprotagonizó junto a Fred Ward y Uma Thurman, y Pulp Fiction (1994), de Quentin Tarantino, donde actuó al lado de Bruce Willis, John Travolta, Samuel L. Jackson y, de nuevo, Uma Thurman. Sobresalen sus papeles en ADivina Comédia, de Manoel de Oliveira (1991); Huevos de oro, de Bigas Luna (1993); Três Irmãos, de Teresa Villaverde (1994), que le valió el premio a la mejor actriz del Festival de Venecia y el Festival de Cancún; Adão e Eva, de Joaquim Leitão (1995) que le hizo ganar el Globo de Ouro portugués a la mejor actriz del año; O Xangô de Baker Street, de Miguel Faria Jr.. Tiene una filmografía de cerca de 90 películas, incluyendo los cortometrajes.
En el 2000 dirige su opera prima "Capitanes de Abril", sobre la Revolución de los Claveles en Portugal, seleccionado por el Festival de Cannes y premiado en el Festival de São Paulo, que contó con la participación de actores como Stefano Accorsi, Joaquim de Almeida o Fele Martínez. Ha realizado otros filmes como Bem-Vindo a São Paulo (2004), Mathilde au Matin (2004), Je t'aime, moi non plus: artistes et critiques (2004), A Morte do Principe (1991), Fragmento II (1988) y Sévérine C. (1987).
En 2007 graba su primer CD de música A little more blue, una recopilación de canciones de resistencia a la dictadura militar brasileña, de autores como Chico Buarque, Caetano Veloso, Gilberto Gil, Ivan Lins o Dolores Durán.
En mayo de 2007 formó parte del Jurado oficial del Festival de Cannes.
El 17 de marzo de 2008 fue nominada artista por la paz de la Unesco.
En 2010 publica su segundo álbum Penínsulas & Continentesy en 2012, publica su tercer CD con composiciones propias titulado Pájaros eternos.
Participó en uno de los capítulos de la famosa serie de televisión, Cuéntame como paso en el cual interpretaba a una periodista portuguesa durante la Revolución de los claveles y donde también mantiene una esporádica relación con el personaje de Toni Alcántara, interpretado por Pablo Rivero.