Marie-Luise Modersohn wurde in Leipzig geboren und absolvierte ihre Ausbildung als Oboistin an der Hochschule für Musik und Theater in München in der Klasse von Günther Passin. Nach dem erfolgreichen Abschluss ihrer Studien wurde die Künstlerin 1994 im Alter von nur 20 Jahren Solo-Oboistin des Deutschen Symphonie-Orchesters Berlin (bis 2005); seit 2005 ist sie Solo-Oboistin der Münchner Philharmoniker. Als Solistin trat Marie-Luise Modersohn mit Orchestern wie der Berliner Staatskapelle, dem Deutschen Symphonie-Orchester Berlin, dem Ensemble Oriol, dem Berliner Barockorchester und dem Münchener Kammerorchester auf; sie spielte dabei unter Dirigenten wie Herbert Blomstedt, Kent Nagano, Andrew Manze und Marek Janowski. Mit Marek Janowski und dem Deutschen Symphonie-Orchester entstanden Einspielungen der Oboenkonzerte von Wolfgang Amadeus Mozart und Bohuslav Martinu.
Neben ihrer Tätigkeit im Orchester und als Solistin widmet sich Marie-Luise Modersohn der Bläser-Kammermusik aller Epochen und gastiert als Mitglied renommierter Kammermusik-Ensembles im In- und Ausland, so z. B. beim Kuhmo-Chamber-Music-Festival in Finnland, beim Ferrara-Musica-Festival in Italien und beim ARD-Kammermusikfestival in München. Darüber hinaus ist Marie-Luise Modersohn Mitglied des Chabot-Ensembles und des Albert-Schweitzer-Oktetts.