Córka aktorów Marion Cotillard, dzieciństwo spędziła zanurzona w teatralnej atmosferze. Gdy tylko była potrzeba, aby w sztuce zagrało dziecko, wybór padał właśnie na Marion. Po kilku niezbyt znaczących występach na ekranie, głównie w filmach Arnauda Desplechina „Comment je me suis disputé… (ma vie sexuelle)” oraz Coline Serreau „La Belle verte”, dała się poznać szerszej publice rolami w serii filmów „Taxi”. Jej kolejne ważne role to: Elia w filmie „Furia” w reżyserii Alexandre Aja, jak także wcielenie się postać młodej Lisy w obrazie „Lisa” Pierre’a Grimblata. W 2001 roku pojawia się na plakatach obrazu „Les Jolies choses” Gilles Paquet-Brennera, gdzie wcieliła się w podwójną rolę sióstr bliźniaczek. Następnie, zagrała u boku Guillaume Caneta w komedii romantycznej „Miłość na żądanie” w reżyserii Yanna Samuell. Wraz z filmem Tima Burtona „Duża ryba” rozpoczęła się jej międzynarodowa kariera. Kolejnymi ważnymi krokami dla Marion było dołączenie do gwiazdorskiej obsady filmu „Bardzo długie zaręczyny” Jeuneta i występ w obrazie „Innocence”, gdzie wcieliła się w postać czarującej nauczycielki tańca.