Primogenita di Gerolamo Vittorio Villavecchia, professore di chimica discendente da una famiglia aristocratica piemontese, e dell'umbra Felicita Bellucci, si sposò l'11 agosto 1928 con Goffredo Bellonci, prendendone il cognome e firmando così tutte le sue opere. Il suo esordio di scrittrice avvenne nel 1939 con la nota psicobiografia Lucrezia Borgia, edita in lingua italiana da Arnoldo Mondadori Editore ed in lingua inglese da Phoenix.
Scrisse libri di argomento storico, innanzitutto basati su una ricca e minuziosa ricerca, attraverso la consultazione dei documenti originali esistenti, a partire dai quali era abilissima nel ricostruire un ritratto vivido e credibile dei personaggi storici descritti. La sua opera acquistò così un preziosissimo valore divulgativo, portando al grande pubblico una versione umana e storicamente documentata, scevra delle numerose leggende accumulatesi nei secoli, di personaggi lontani nel tempo ma molto affascinanti, come i Borgia, gli Este, i Gonzaga, i Della Rovere, oppure Marco Polo, che fu anche oggetto di uno sceneggiato televisivo Rai curato da lei stessa. Dal suo romanzo Segreti dei Gonzaga e dal racconto Delitto di Stato contenuto in Tu vipera gentile è stata tratta nel 1982 la miniserie televisivaDelitto di stato, diretta da Gianfranco De Bosio.
Fu all'interno del suo salotto letterario, denominato gli "Amici della domenica", che nacque il Premio Strega[1], la cui genesi fu rievocata dalla Bellonci in Come un racconto. Gli anni del premio Strega (1970). Nel 1979 ricevette il Premio San Gerolamo. Nel 1986, anno della sua scomparsa, lei stessa vinse il Premio Strega con Rinascimento privato[2] (Mondadori), biografia di Isabella d'Este, scritta in forma di romanzo autobiografico. L'opera viene considerata il suo capolavoro.
Opere, Vol. II, Introduzione di Massimo Onofri, saggio di Valeria Della Valle, a cura di Gabriella Leto, Note di E. Ferrero, Collana I Meridiani, Milano, Mondadori, 1997, ISBN978-88-044-2263-1.
Pubblici segreti, Introduzione di Stefano Petrocchi, Collana Oscar Moderni. Baobab, Milano, Mondadori, 2023, ISBN978-88-047-5433-6. [contiene i due volumi del 1965 e 1989]
Traduzioni
Stendhal, Vanina Vanini e altre Cronache italiane (contiene: La duchessa di Paliano, Vittoria Accoramboni, I Cenci, San Francesco a Ripa, Vanina Vanini), Milano, Mondadori, 1961 [Ed. Documento, Roma, 1944].
Nel film di Dino RisiI mostri, nell'episodio La musa un Vittorio Gassman in abiti femminili interpreta la presidentessa di un premio letterario, parodia di Maria Bellonci e del premio Strega.
Premio letterario Viareggio-Rèpaci, su premioletterarioviareggiorepaci.it. URL consultato il 9 agosto 2019 (archiviato dall'url originale il 19 luglio 2014).
Premio Strega 1986
