Марго Робби родилась 2 июля 1990 года в городе Голд-Кост, Квинсленд, Австралия. Она третья из четырёх детей фермера Майка Робби и физиотерапевта Сари Кесслер. Детство провела в Голд-Косте и на ферме дедушки и бабушки. В 2007 году Марго окончила колледж Саммерсет в родном городе, а затем в 17 лет переехала в Мельбурн, где начала актёрскую карьеру.
Дебютировала на телевидении в 2008 году. Её первой ролью стала роль Кейтлин в австралийском детективном сериале "Отдел убийств". Получила известность благодаря ролям в сериалах «Соседи» и «Пэн Американ». Затем снималась в фильмах «Бойфренд из будущего», «Волк с Уолл-стрит», «Фокус». Снималась для журнала Esquire.
В 2016 году вышел фильм «Отряд самоубийц», в котором она сыграла роль Харли Квинн. В том же году она сыграла в фильме "Тарзан. Легенда".