Marina Vlady urodziła się w 1938 roku pod Paryżem. Pochodziła z rodziny rosyjskich emigrantów – jej ojcem był Władimir Poliakow-Bajdarow.
Na ekranie zadebiutowała jako 11-latka. W kolejnych latach występowała m.in. we włoskich produkcjach. Z Marcellem Mastroiannim zagrała główne role w filmach „Penne nere” z 1952 roku oraz „Dni miłości” z 1954 roku.
W 1963 roku otrzymała nagrodę dla najlepszej aktorki na festiwalu w Cannes.
Poznała Wysockiego w Moskwie
W 1967 roku Marina Vlady przyjechała do Związku Radzieckiego na Moskiewski Festiwal Filmowy. Tam poznała Władimira Wysockiego – jednego z najbardziej rozpoznawalnych rosyjskich artystów XX wieku, barda i aktora.
Para pobrała się w 1970 roku. Vlady była ostatnią żoną Wysockiego, który zmarł w 1980 roku.
Aktorka była wcześniej żoną francuskiego reżysera Roberta Hosseina oraz lotnika Jean-Claude’a Brouilleta. Po śmierci Wysockiego wyszła za mąż za francuskiego onkologa Léona Schwarzenberga.
Vlady zmarła w swoim domu, otoczona przez bliskich.