Maren-Kea Freese wurde am 24. April 1960 in Hannover geboren und wuchs in Hamburg, Curacao, Ingolstadt und Köln auf. An der FU Berlin absolvierte sie bis 1989 ein Studium in den Fächern Filmwissenschaft, Publizistik und Germanistik. Während dieser Zeit drehte sie auf Super 8 und Video einige teils preisgekrönte Kurzfilme, bei denen sie neben der Regie auch für Buch, Kamera und Schnitt verantwortlich zeichnete. Zudem war sie ab 1986 im Bereich Script/Continuity an verschiedenen Produktionen beteiligt und fungierte als Regie- und Redaktionsassistentin bei der ZDF-Sendereihe "Literatur und Kunst". Weitere Erfahrungen sammelte Freese als Regieassistentin bei Fritz Matthiae am Aachener Stadttheater sowie später in gleicher Funktion bei George Tabori und Rosa von Praunheim. 

1990 bewarb Maren-Kea Freese sich mit Erfolg für ein Studium an der Deutschen Film- und Fernsehakademie Berlin (dffb), wo unter anderen Béla Tarr zu ihren Lehrenden gehörte. Ihr Langfilmdebüt gab sie mit ihrem dffb-Abschlussfilm "Zoe" (1999), über eine rebellische Mittzwanzigerin ohne festen Wohnsitz, die sich in Berlin als DJane über Wasser hält. Beim Münchner Filmfest 1999 wurde Freese für "Zoe" mit dem Förderpreis Deutscher Film für die Beste Regie ausgezeichnet. Zahlreiche weitere Festivalaufführungen folgten, unter anderem im Forum der Berlinale 2000 und beim Moskau Filmfestival.

Maren-Kea Freeses zweiter Spielfilm, die ungewöhnliche Mutter-Tochter-Geschichte "Was ich von ihr weiß" (2005) mit Julia Richter und Alice Dwyer, feierte beim Münchner Filmfest 2006 Premiere. In den folgenden Jahren realisierte Freese dokumentarische Arbeiten für Radio und Fernsehen, darunter "Mein Prinz kommt aus Amerika" (2012, zusammen mit Silvia Kaiser), über eine Frau, die nach über 30 Jahren erstmals ihren einst zur Adoption freigegebenen Sohn trifft.

2023 begann Freese mit den Dreharbeiten zu ihrem dritten Kinofilm: "Wilma will mehr", dessen Drehbuch über viele Jahre hinweg entstanden war, erzählt von einer Mittvierzigerin aus der Lausitz (Fritzi Haberlandt), die kurzentschlossen ihren treulosen Mann verlässt und ein völlig neues Leben beginnt. Die Uraufführung von "Wilma will mehr" fand im Mai 2025 beim Filmkunstfest Mecklenburg-Vorpommern statt; beim Neiße Filmfestival 2025 erhielt der Film den Publikumspreis. Der Kinostart folgte im Juli 2025.