Fue hija del príncipe de Polonia, Jaime Luis Sobieski (1667-1737) y Eduviges Isabel de Neoburgo (1673-1722). Era la nieta de Juan III Sobieski, que fue uno de los reyes más ricos de Europa.

La princesa María Clementina fue prometida al príncipe de Gales, Jacobo Estuardo, que no sería rey. El rey Jorge I de Gran Bretaña, de la Casa de Hannover, se opuso al matrimonio porque temía que habría un heredero (un posible competidor a Gran Bretaña). Con el fin de aplacarle, el emperador del Sacro Imperio Romano Germánico, Carlos VI, detuvo a la princesa María Clementina mientras estaba en camino a Italia para casarse con Jacobo Estuardo.

Fue confinada en el castillo de Innsbruck, pero finalmente los guardias fueron engañados y María Clementina escapó a Bolonia, donde, solo para estar a salvo de más intrusiones, se casó por poderes con Jacobo Estuardo, pues él se encontraba en España en ese momento. De este matrimonio nacieron los dos pretendientes Estuardo al trono de Inglaterra, Escocia e Irlanda: Carlos Eduardo Estuardo (1720-1788) y Enrique Benedicto Estuardo (1725-1807), ambos sin sucesión, por lo que los derechos al trono pasaron a la Casa de Saboya.

Su salud se vio debilitada por su estilo de vida ascético y se deterioró con el paso de los años. María Clementina murió a la temprana edad de 32 años, el 18 de enero de 1735. Fue enterrada con todos los honores reales en la Basílica de San Pedro, en Roma. El papa Clemente XII ordenó que tuviera un entierro estatal. El papa Benedicto XIV encargó a Pietro Bracci (1700-1773) que esculpiera un monumento a su memoria, que fue erigido en la basílica.

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