30 Eylül 1975'de Paris'te dünyana gelen Marion Cotillard, yönetmen bir babanın ve oyuncu bir annenin kızı olarak dünyaya geldi. Çocukluğundan beri tiyatro sahnelerinde olan Cotillard ilk kez babasına ait bir oyunda sahne aldı. 90'lı yılların ortalarında başlayan oyunculuk kariyeri Luc Besson imzalı Taxi ile yükselişe geçti.
2003 Tim Burton yapımı "Big Fish" ile uluslararası kariyerine başlayan Cotillard, "Love Me If You Dare" (Cesaretin Var mı Aşka) ile kendini kanıtlama fırsatı buldu. 2007 yılında vizyona giren "La Vien En Rose" adlı filmdeki, yönetmen Edith Piaf rolündeki başarısı ile "En İyi Kadın Oyuncu Oscarı" na layık görüldü.
Kendini kanıtlayan güzel oyuncu bu tarihten sonra Başlangıç, Halk Düşmanları, Paris'te Gece Yarısı, Macbeth, İki Gün, Bir Gece, Kara Şövalye Yükseliyor, Pas ve Kemik, Nine, Alt Tarafı Dünyanın Sonu, gibi pek çok önemli yapımda rol aldı. 2007’den beri birlikte olduğu Fransız yönetmen Guillaume Canet ile 2011 yılında adına Edith Piaf’ın bir uçak kazasında hayatını kaybeden sevgilisinin adı Marcel’i verdikleri bir erkek çocukları dünyaya geldi. 2016’da ise Müttefik, Assassin's Creed ve Aşk Mektupları filmlerinde başrolde yer aldı.