Maria Dolors Orriols i Monset neix a Vic (Osona) el 25 de gener de 1914. Neta de Lluís Monset, agent consular de França a Terrassa, passa tota la seva infantesa entre Vic i la Corba (poble de Ribes de Freser, el Ripollès). A Vic, dins un ambient de santedat i devoció, viu amb els seus pares, els seus cinc germans, l'àvia paterna, dues ties fadrines i un oncle capellà. Va a l'Escorial, una escola de les germanes carmelites de la Mare Vedruna, on únicament s'estudiava en castellà. La seva família, però, era políticament liberal i catalanista.

Als set anys l'àvia materna li regala Peter Pan i aviat comença a llegir Alícia en el país de les meravelles, els contes dels Andersen i a Juli Verne; també, des de ben petita, sent una gran admiració per la poesia de Jacint Verdaguer. El 1929 a l'edat de 16 anys, coneix el doctor Nicolàs Lloret, amb qui es va casar.

Maria Dolors llegia tot el que queia a les seves mans, des de la col·lecció A tot vent de Proa fins a L'escletxa de la torratxa, però en intentar desenvolupar la seva afecció literària topa amb la mentalitat tancada de la seva època. El 1935 neix el seu fill Antoni. La guerra i la postguerra van ser moments molt difícils a la seva vida

En acabar la guerra, el seu home passa cinc mesos a la presó i, en sortir, cau en una greu depressió. Mentrestant, l'escriptora estudia francès i, animada per Alexandre Riera i Còrdova, enginyer d'una gran cultura, comença la seva tasca literària, que ja no abandonaria. Al voltant del 1947 escriu la novel·la Retorn a la vall, que passa la censura i és publicada el 1950. El recull de contes Cavalcades és publicat el 1949. Tot, però, dins d'unes grans dificultats de distribució. Cavalcades rep el Premi Concepció Ravell dels Jocs Florals de Montevideo, i un altre recull, Reflexos, el Premi Josep Trueta dels Jocs Florals de Londres. L'any 1952 participa en la creació i publicació de l'únic número de la revista Aplec, mentre compagina el seu treball com escriptora amb algunes publicacions al diari El correo catalán o a la revista Liceo, on publica reportatges i contes.

El 1947, just acabada la II Guerra Mundial, Maria Dolors Orriols fa el seu primer viatge a París. Allí comença a moure's dins els cercles intel·lectuals que es congregaven als cafès parisencs. Coneix Sartre i Simone de Beauvoir, i fa una gran amistat amb la pintora i escriptora Aline Gagnaire i amb Mariquette Delahaye. Després de visitar Sant Romà de Sau escriu Petjades sota l'aigua, una novel·la que no apareix publicada fins al 1984.

L'any 1950 acaba la seva obra mestra, El riu i els inconscients. Envia una còpia a Agustí Bartra, exiliat a Mèxic, qui s'entusiasma amb la lectura. Tanmateix resulta impossible publicar-la. La novel·la, però, rep el Premi Extraordinari de Novel·la dels Jocs Florals organitzats a París el 1969. El consistori estava format per Josep Carner, André Chanson, Just Cabot, Ambrosi Carrión, Ventura Gassol i Pierre Vilar. Malgrat tot, aquest llibre no surt publicat fins al 1990.

Durant la dècada de 1960 és subdirectora del primer Museu d'Art Contemporani de Barcelona, juntament amb Alexandre Cirici, que n'és el director. El 21 de juny de 1960 el museu queda inaugurat sense cap suport oficial, amb obres de Tàpies, Moisès Villèlia o Joan Miró.

Després de la mort de Nicolàs Lloret, als anys setanta, Maria Dolors Orriols resideix sovint a París, on té el seu estudi. Hi escriu Cop de porta, que es publica el 1980. Dos anys més tard després apareix una nova novel·la, Contradansa. El 1985 publica Molts dies i una sola nit, o Una altra sonata a Kreutzer que no té cap repercussió a la premsa. Un altre cop a París, a finals de la dècada de 1980, escriu Una por submergida, que es publica el 1992. El 1997, la seva novel·la El moviment d'un cercle és finalista al Premi Sant Joan, darrere de Folch i Camarasa. Tanmateix, encara roman inèdita. L'any 2003 publica Escampar la boira, obra de caràcter autobiogràfic.

Maria Dolors Orriols mor a Barcelona el 23 d'agost de 2008.