Formée au club, Marie Prouvensier débute en première division durant la saison 2010-2011 et intègre pleinement l'équipe première du Cercle Dijon Bourgogne en 2011-2012[4]. Après la relégation du club en 2e division à l'été 2013, elle participe à la remontée directe en remportant le titre de Championne de France de D2 en 2014.
En , elle figure dans la liste des 22 joueuses retenues en équipe de France A pour le stage de préparation à la Golden League en octobre[7]. Elle honore sa première sélection à cette occasion le contre la Serbie[8]. Elle est finalement retenue pour participer au Championnat d'Europe 2014 en Hongrie et en Croatie[9]. Pour son premier match dans la compétition, la seule ailière droite de métier du groupe réussit un bon match en inscrivant deux buts[10]. La France termine finalement 5e de la compétition[11].
Ses bonnes performances en club lui permettent d'être élue meilleure joueuse du mois du championnat de France en [12]. Régulièrement sélectionnée en équipe de France, elle est retenue dans la liste des 18 joueuses qui participent au championnat du monde 2015[13], sa deuxième compétition internationale consécutive.
Initialement non retenue en équipe de France pour disputer les Jeux olympiques de 2016 à Rio de Janeiro, elle intègre l'équipe au stade des quarts de finale pour pallier la blessure de Blandine Dancette[15] et remporte ainsi la médaille d'argent olympique.
En , elle s'engage pour quatre ans avec le club de Nice[16].
En , elle s'engage pour deux ans avec le club de Paris 92
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