P. mariae có thể phát triển đạt tới chiều dài tối đa là 32 cm, nhưng phổ biến ở mức 17,5 cm. Cá trưởng thành có thân màu xanh ôliu với một hàng đốm màu đen ở hai bên thân. Số ngạnh ở vây lưng: 15 - 17; Số vây tia mềm ở vây lưng: 13 - 15; Số ngạnh ở vây hậu môn: 3; Số vây tia mềm ở vây hậu môn: 10 - 11; Số đốt sống: 29 - 32[2]. Cá con có màu vàng nhạt với 7 - 9 dải sọc màu đen ở hai bên thân[2]. Thức ăn chủ yếu của P. mariae là động vật không xương sống nhỏ, các loại rong tảo và các sinh vật phù du[2].

Mùa sinh sản của loài P. mariae rơi vào các tháng 11, tháng 3 - 4 và tháng 7 - 9. Tổ được làm từ các khúc gỗ, lá mục và đá vụn. Những quả trứng (khoảng 600 - 3000 trứng ở mỗi cá mái) sẽ được bảo vệ bởi cả cá bố và cá mẹ; trứng nở sau dó khoảng 1 - 3 ngày. Cá con vẫn nhận được sự che chở của bố mẹ cho tới khi đạt đến chiều dài khoảng 2,5 đến 3 cm[2][3]. Điều này có thể giúp giải thích tại sao cá rô phi đen có thể sống trong nhiều môi trường sống khác nhau và trở nên thống trị so với các quần thể cá khác trong cùng khu vực[3].