Après avoir effectué des études en archéologie, Lyndsey Marshal décide de faire des études d'art. Ses prestations dans plusieurs pièces de théâtre lui ont valu de remporter un Critics Circle Theatre Award en 2001. En 2003, elle gagne le TMA Theatre Award de la meilleure actrice dans un second rôle avec la pièce Le Songe d'une nuit d'été.
Lyndsey Marshal débute au cinéma en 2002 avec un rôle dans le film The Hours, aux côtés de Nicole Kidman. Elle se fait connaître par le biais de la télévision avec le personnage de Cléopâtre qu'elle incarne dans la série télévisée Rome de 2005 à 2007, puis par celui de Lady Sarah Hill dans Garrow's Law (2009-2011).
