Filla del metge i prehistoriador Salvador Vilaseca. Llicenciada per la Universitat de Barcelona (1946) i doctorada (1968) per la Universitat Complutense de Madrid en història. Fou directora del Museu Municipal i de l’Arxiu de Reus (1950-54 i 1975-84), del Museu Arqueològic de Girona (1955-57) i del Museu Arqueològic de Tarragona (1975-84). Treballà també al Museu Arqueològic de Barcelona des del 1957 fins a la seva jubilació, a excepció del període 1975-80, centre del que fou nomenada directora el 1984. Fou vocal de la Junta Superior de Museus de la Direcció General de Belles Arts, Arxius i Biblioteques del Ministeri de Cultura (1981-82).
Publicà les monografies El gremi de blanquers i assaonadors de Reus (1954), Los alfareros y la cerámica de reflejos metálicos de Reus de 1550 a 1650 (1964), obra en tres volums derivada de la seva tesi doctoral, així com diversos treballs, alguns en col·laboració amb el seu pare (El reial col·legi d’argenters de Reus i els seus antecedents, 1970). També publicà El poblado ibérico de serra de l’Espasa Capsanes: materiales arqueológicos (1985). Col·laboradora de revistes especialitzades, al Setmanari de Reus mantenia la secció “Notes d’arxiu”, amb la publicació d’articles de temes locals des del vessant històric. Signava de vegades Maria Lluïsa Vilaseca de Pallejà.