Народилася 17 листопада 1966 року в Париж, Франція.
Прославилася підлітком, дебютувавши у «Вечірці» (La Boum, 1980). Вдало знайдений образ «ідеальної французької дівчини», якою Марсо визнали за підсумками глядацького опитування, було розмножено у фільмах«Вечірка-2» (фр.La Boum 2, 1982), «Щасливого Великодня» (1984), «Студентка» (1988), «Аромат кохання. Фанфан» (1993) тощо. Актрису часто залучали до найамбітніших проектів національної кіноіндустрії: «Форт Саґан», «Шуани!», «Дочка Д'Артаньяна», де вона втілювала ідеальну француженку, перетворившись із чарівного підлітка на одну з найкрасивіших актрис світового кіно.
1999 року зіграла дівчину Бонда у черговому, 19-му за ліком, епізоді Бондіани — підступну, але дуже вразливу Електру Кінґ. Продовжує активно зніматися.
Особисте життя
З 1985 по 2001 рік Марсо мала стосунки з режисером Анджеєм Жулавським, старшим за неї на 26 років, який народився у Львові. Їхній син Вінсент народився у червні 1995 р. 2001 року Марсо розлучилась із Жулавським і зав'язала стосунки з продюсером Джимом Лемлі. Її друга дитина, Джульєтта, народилася в Лондоні 2002 року. З 2007 р. зустрічається з Крістофером Ламбертом, з яким вона знялась у фільмах «Пропала в Довілі» (2007) і «Картагена» (2009). Марсо та Ламберт одружилися в 2012, проте 11 червня 2014 р. пара сповістила про свій «дружній розрив» стосунків.