Родилась будущая артистка в 1943 году в Шанхае, Китай. В то время ее отец — шансонье Александр Вертинский пытался строить свою карьеру в этой стране. Мама Марианны — Лидия Вертинская была актрисой и художницей. Также у Марианны есть еще младшая сестра Анастасия Вертинская, которая смогла стать знаменитой советской актрисой.
В Китае Марианна прожила всего три месяца, а потом семья Вертинских вернулась в Москву. Семья жила бедно, отцу приходилось постоянно работать, чтоб прокормить дочерей и жену.
После окончания средней школы, Марианна решила поступать в театральный вуз. Родители поддержали ее и помогли определиться с высшим учебным заведением.

В 1967 году Марианна Вертинская с успехом окончила Высшее театральное училище имени Бориса Щукина. Сразу же после вуза ее пригласили работать в Театр имени Вахтангова. Лишь в 2005 году актриса решила уйти из этого театра, которому подарила свои лучшие годы.
В кино Вертинская дебютировала в 1961 году в советской картине “Високосный год”.
Фильм “Застава Ильича” сделал из Марианны Вертинской настоящую звезду. Актриса в этом фильме сыграла роль Анны, которая сразу же запомнилась всем зрителям, актрису начали узнавать на улицах, писать письма. На большие экраны эта картина вышла в 1965 году, но название решили изменить на – “Мне двадцать лет”.

В 1967 году актрису можно было увидеть в художественном фильме “Его звали Роберт”. Также Марианна запомнилась и в комедийном фильме “Семь невест ефрейтора Збруева”.
В 70-е годы Марианна Вертинская стала одной из самых востребованных советских актрис. На ее счету десятки успешных ролей в таких кинокартинах: “Капитан Немо”, “Денискины рассказы”, “Одинокая женщина мечтает познакомиться”, “День семейного торжества”, “Диалог с продолжением”, “Перекличка”, “Любить…”, “Конец Любавиных” и других.

В начале 2000-х годов актриса также снималась, ее можно было увидеть в драме “Наследницы”, мелодраме “Влюбленные”, сериале “Одна любовь души моей”. Последние годы Марианна не снимается в кино.
Что касается личной жизни, то актриса Вертинская была замужем трижды. Она всегда пользовалась популярностью у противоположного пола.
Во время учебы на первых курсах театрального вуза, за молодой Марианной ухаживал режиссер Андрей Кончаловский. Пара даже собиралась пожениться. Но их отношения оказались недолгими.

Ее первым супругом был архитектор Илья Былинкин, от которого она родила дочь Александру. Но этот союз в итоге распался.
Так случилось, что Марианна познакомилась с кинооператором Георгием Рербергом. У них возник бурный роман, ради Марианны мужчина оставил жену. Пара стала жить вместе. Георгий со временем стал злоупотреблять напитками, заставлять и актрису поддерживать его в этом деле. Потом он стал поднимать на нее руку, в итоге Вертинская с трудом избавилась от этой любви, она ушла от Рерберга.

Вторым законным супругом Марианны стал артист театра и кино, композитор Борис Хмельницкий. В 1978 году актриса родила дочь Дарью, которая стала дизайнером. Но этот брак также оказался не таким крепким, через три года актеры развелись. Воспитанием Дарьи начал заниматься Борис, так как девочка решила остаться с ним.
Третьим супругом Вертинской был предприниматель Зоран Казимирович. По национальности мужчина — югослав. Этот брак также распался.
Среди ухажеров Марианны Вертинской числятся такие знаменитые мужчины как: Андрей Тарковский, Лев Збарский, Александр Княжинский.
Сейчас 77-летняя актриса живет одна на Арбате, всем своим мужчинам она благодарна, за хорошие моменты в жизни.