Faits: A. A._, ressortissante marocaine née en 1971, est arrivée en Suisse en juillet 1997 comme "artiste de cabaret". Le 27 février 1998, elle a épousé B._, ressortissant suisse né en 1966. Le 23 septembre 2002, A._ a déposé une demande de naturalisation facilitée fondée sur son mariage avec B._. Les époux ont contresigné, le 20 mai 2004, une déclaration écrite aux termes de laquelle ils confirmaient vivre en communauté conjugale effective et stable, résider à la même adresse et n'envisager ni séparation ni divorce. L'attention de la requérante a en outre été attirée sur le fait que la naturalisation facilitée ne pouvait être octroyée lorsque, avant ou pendant la procédure de naturalisation, l'un des conjoints demandait le divorce ou la séparation ou que la communauté conjugale effective n'existait pas. Si cet état de fait était dissimulé, la naturalisation facilitée pouvait être annulée dans les cinq ans. Par décision du 14 juin 2004, l'office fédéral compétent a accordé la naturalisation facilitée à A._, lui conférant ainsi le droit de cité de son mari. B. Le 5 juillet 2005, les époux A._ et B._ ont déposé une requête commune de divorce, dans laquelle ils indiquaient notamment avoir connu des difficultés conjugales au début de l'année 2005. Le divorce a été prononcé le 17 novembre 2005. Le 1er septembre 2006, A._ s'est remariée avec un ressortissant marocain. Le 6 décembre 2006, ces faits ont été portés à la connaissance de l'Office fédéral des migrations (ci-après: l'ODM), qui a invité A._ à se déterminer. Celle-ci a expliqué en substance que des problèmes conjugaux étaient survenus au début de l'année 2005 et que son époux avait finalement décidé unilatéralement de divorcer. Elle indiquait que leur union était effective et stable jusque-là, et qu'elle était même enceinte des oeuvres de son époux à la fin de l'année 2004. B._ a déclaré être responsable des problèmes rencontrés par le couple, notamment en raison d'une relation extra-conjugale qu'il avait entretenue dès la fin décembre 2004. A._ s'est déterminée sur ces éléments. Interpellé par l'ODM, un médecin consulté par la prénommée a indiqué qu'elle était enceinte de sept semaines le 24 janvier 2005, qu'elle ne mentionnait aucune déception par rapport à ce fait et que cette grossesse s'était terminée par une fausse-couche. Ont également été versées au dossier des pièces médicales relatives à B._ et faisant état d'une débilité mentale légère, accompagnée d'un état dépressif réactionnel et de troubles affectifs, affections qui sont à l'origine de l'octroi d'une rente invalidité. Par décision du 14 mai 2009, l'ODM a prononcé l'annulation de la naturalisation facilitée, avec l'assentiment des autorités compétentes du canton de Neuchâtel. Il a considéré que "l'enchaînement logique et rapide des faits" depuis l'arrivée de A._ en Suisse fondait une présomption d'obtention frauduleuse de la naturalisation, présomption que l'intéressée n'était pas parvenue à renverser. C. A._ a recouru contre l'annulation de sa naturalisation facilitée auprès du Tribunal administratif fédéral, qui a rejeté son recours par arrêt du 15 février 2011. Cette autorité a confirmé que l'enchaînement rapide des événements fondait la présomption que la naturalisation avait été obtenue de manière frauduleuse. L'intéressée n'avait pas pu rendre plausible la survenance d'un événement extraordinaire permettant d'expliquer la dégradation rapide du lien conjugal et elle n'était pas parvenue à renverser la présomption susmentionnée. D. A._ recourt contre cet arrêt auprès du Tribunal fédéral en lui demandant de l'annuler et de dire qu'il y a lieu de maintenir la naturalisation facilitée, subsidiairement de renvoyer la cause au Tribunal administratif fédéral pour nouvelle décision. Elle se plaint d'arbitraire et d'une violation des art. 27 et 41 de la loi fédérale du 29 septembre 1952 sur l'acquisition et la perte de la nationalité suisse (LN; RS 141.0). Elle requiert en outre l'octroi de l'effet suspensif. Le Tribunal administratif fédéral et l'ODM ont renoncé à se déterminer. E. Par ordonnance du 6 mai 2011, le Président de la Ire Cour de droit public a admis la requête d'effet suspensif. 