Марли Шелтон родилась 12 апреля 1974 года в городе Лос-Анджелес, штат Калифорния, США. Семья Марли напрямую связана с миром искусства: отец Кристофер Шелтон - продюсер, мать Кэрол - известная певица и преподаватель. У Марли есть три сестры: Саманта, тоже актриса, Корин и Эрин.
Свою актерскую карьеру Шелтон начала с телевизионных сериалов. Первым полнометражным фильмом с ее участием стала картина «Площадка», где Марли исполнила роль телохранителя. Актриса снялась в нескольких комедиях для подростков: в 2001 году в картине «Нецелованная», «Сахар и перец», сыграла Кейт Дэвис в «Дне Святого Валентина» и Хлою - в фильме «Парень из пузыря», а через два года в «Городских девчонках» исполнила роль Ингрид.
Шелтон принимает участие в основном в малобюджетных проектах: снялась в фильме «В последний миг», где сыграла Рейчел Янг, в картине «Женщины в беде» исполнила роль Коры, в киноленте «Без названия» - Мадлен Грей и в «Идеальном побеге» - Клео. Самыми заметными работами Марли стали «Город грехов», «Планета страха», где роль была написана специально для нее.
Марли Шелтон вышла замуж в 2001 году за продюсера Бо Флинна. А 6 сентября 2009 года у пары появился первенец - девочка.