Macha Méril naît en 1940 de l'union de Marie Belsky, jeune femme issue de la noblesse ukrainienne, et d'un prince, Wladimir Gagarine, tous deux exilés avec leurs familles sur la Côte d'Azur par la Révolution de 1917. Benjamine d'une fratrie composée de son demi frère et ses deux soeurs, elle grandit à Rabat alors que son père, propriétaire d'un vignoble près d'Antibes, s'y était installé pour développer une plantation d'agrumes. Son demi frère Georges est tué dans les combats de novembre 1940 et son père meurt du typhus cinq ans plus tard lors d'un voyage pour reconnaître le lieu d'ensevelissement de son fils. Sa mère emmène alors la famille à Paris et c'est là qu'elle atteint l'âge de ses études de lettres, qu'elle interrompt pour entrer au cours de
Charles Dullin et se consacrer à une carrière de comédienne.
En 1959, Macha Méril commence sa carrière cinématographique dans La Main chaude, son second rôle significatif où elle interprète Yvette, la première réalisation de
Gérard Oury qui est à la fois acteur, scénariste et dialoguiste. Elle est ensuite élève à l'Actors Studio à New York entre 1960 et 1962.
Mariée au réalisateur et producteur de cinéma italien
Gian Vittorio Baldi en 1959, elle s'installe à Rome et tourne dans plusieurs films italiens.
En 2005, elle reçoit le Prix Reconnaissance des cinéphiles décerné à Puget-Théniers (Alpes-Maritimes) par l'Association Souvenance de cinéphiles pour l'ensemble de sa carrière.
Depuis 2006, Macha Méril s'associe avec l'enseigne de vente à distance Daxon et propose chaque saison une sélection de vêtements de prêt à porter.
Elle est sociétaire de l'émission Les Grosses Têtes et a participé de manière aléatoire à l'émission Ça balance à Paris en tant que chroniqueuse culture.