Во второй трети XVII в. почитание Марии Владимировны развивалось вслед за канонизацией святого мученика Георгия Всеволодовича, которая состоялась по инициативе Московского патриарха Иосифа. 22 января 1645 г. в присутствии царя Михаила Фёдоровича, его супруги царицы Евдокии Лукьяновны Стрешневой, царевича Алексея Михайловича и патриарха Иосифа, брат которого Сергий был настоятелем владимирского Успенского собора, состоялось перенесение мощей князя-мученика «из придела в соборную церковь Пресвятыя Богородицы», при этом мощи переложили в серебряную позолоченную раку. О гибели невесток великого князя упоминалось в надгробных листах мученицы Агафии Всеволодовны и священномученика Митрофана (Российская государственная библиотека). Их текст, по мнению Алексея Владимировича Сиренова, был составлен в Москве в окружении патриарха Иосифа, возможно, книжниками Печатного двора, к церемонии перенесения мощей мученика Георгия Всеволодовича и во второй половине XVII – XVIII вв. неоднократно копировался (Библиотека Академии Наук). Эти надгробные листы, как установил А.В. Сиренов, были включены в список 1670 г. «Степенной книги» старшего извода Пространной редакции (Российская государственная библиотека), находившейся в конце XVII в. в составе рукописной библиотеки Успенского собора во Владимире. Исследователи полагают, что отсутствие прямого упоминания Марии Владимировны в этих источниках привело к тому, что её не включили в так называемый Месяцеслов троицкого келаря Симона (Азарьина), составленный в середине 1650 гг. Имени Марии Владимировны нет и в приписках на нижних полях листов 333 и 335 этой рукописи, где другим почерком, как полагают исследователи, позднее, были вписаны сыновья и родственники «великаго князя Георгия Всеволодовича», которые «погребены во Володимере» (Российская государственная библиотека, Московская духовная академия). О возможной канонизации Марии Владимировны во второй половине XVII в. свидетельствует упоминание в «Описании о российских святых» (в списках конца XVII – XVIII вв.) «святыя благоверныя княгини Мария и Христина, иже быша снохи святому князю Георгию и княгине Агафии». В начале XVIII в. в «Книге, обдержащей в себе собрание всех Российских Святых Чудотворцев…» упоминались «града Владимира святые», среди которых были «святая благоверная княгиня Агафия и святыя княгини Мария и Христина снохи ея и святая княжна Феодора дщерь ея». Мария Владимировна указана в «Алфавите российских чудотворцев» старообрядческого монаха Ионы Керженского под 4 февраля в числе благоверных князей и княгинь, «убиенных от татарского воинъства» (Ярославский историко-архитектурный музей-заповедник, 1807–1811 гг.). В 1882 г., во время реставрации владимирского Успенского собора, были приведены в порядок княжеские гробницы. Канонизация Марии Владимировны подтверждена включением её имени в Собор Владимирских святых, установленный в 1982 г. по инициативе архиепископа Владимирского и Суздальского Серапиона (Фадеева) и по благословению Патриарха Московского и всея Руси Пимена (Извекова).