1975 Fransa’ Paris doğumlu Marion Cotillard,Sanat dolu bir ailenin kızı olan Cotillard, pandomim ve aktör olan bir baba ve tiyatro öğretmeni bir anneye sahipti. İkiz kardeşleri bulunan Cotillard’ın Quentin ve Gauilaume ise senarist ve yönetmenlik yapmaktadır. Küçük yaşlarda sanatçı ailesi nedneiyle oyunculuğa başlayan Cotillard, ilk olarak babasının yönettiği tiyatro oyunlarında sahne almıştır.
Fransız sinemasına 1993 yılında ayak basan Cotillard’ın Holloywood macerası için ise bir süre beklemesi gerekmiştir. Hollywood’da en kayda değer oyunculuğu big fish filmi ile olan Marion’un asıl şöhreti elde ettiği filmi ise Fransız sineması olan Kaldırım Serçesi filmi olmuştur. Edith Piaf karakterine hayat verdiği bu film ile Altın küre, BAFTA ve en iyi kadın oyuncu dalında oscar kazandı.1973 yılından bu yana BAFTA’da en iyi kadın oyuncu ödülünü alan ilk Fransız olmayı da başarmıştır.
Daha 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.
2009 yılında Christian Bale ve Johnny Deep ile Halk Düşmanları filminde boy gösteren Cotillard, aynı yıl Nicole Kidman, Fergie ve Sofia Loren ile Nine filminde seyirci ile buluşmuştur.
2016’da ise Müttefik, Assassin's Creed ve Aşk Mektupları filmlerinde başrolde yer aldı.
2007 yılından itibaren sinema oyuncusu Guillaume Canet ile birliktedir. Marcel Canet ve Louise Canet adında iki çocuğu var.