Comme Edwige Feuillère et
Claude Jade, Marlène Jobert fait des études au Conservatoire de Dijon. Elle étudie ensuite le drame et l'art au Conservatoire de Paris, gagnant sa vie comme modèle pour photos et figurante dans des productions cinématographiques. Après quelques engagements au théâtre - en particulier Des clowns par milliers, avec
Yves Montand - et à la télévision, elle est découverte dans les années 1960 comme actrice de cinéma.
Elle a fait ses débuts à la scène en 1963 et à l'écran en 1966 dans un rôle important avec Masculin, féminin de
Jean-Luc Godard, où elle joue aux côtés de Jean-Pierre Léaud et
Chantal Goya qu'elle retrouvera par ailleurs dans Les Dossiers de l'agence O en 1968. En 1967, elle joue au côté de
Jean-Paul Belmondo et de
Geneviève Bujold dans Le Voleur de
Louis Malle.
Le grand public la découvre véritablement en 1968, dans le rôle de Rita dans
Faut pas prendre les enfants du bon Dieu pour des canards sauvages que lui confie Michel Audiard ; dans ce film, elle campe, au côté de Bernard Blier, Françoise Rosay ou encore André Pousse, un personnage de jeune femme mutine, dévorée par l'ambition . Guy Casaril lui propose ensuite le rôle principal de son film L'astragale qui connait lui aussi un très grand succès au Box-Office.
Elle connaît deux de ses plus grands succès au cinéma en 1970, comme policière dans
Dernier domicile connu de José Giovanni (avec
Lino Ventura) et comme meurtrière angoissée dans le thriller de René Clément
Le Passager de la pluie (avec Charles Bronson).
Les metteurs en scène de Marlène Jobert sont alors entre autres
Philippe de Broca,
Claude Chabrol,
Robert Enrico et
Claude Lelouch. Dans les années 1970, elle participe avec sa propre entreprise, MJ, à la production de quelques-uns de ses films, comme en 1974 les comédies Juliette et Juliette (avec
Annie Girardot) et Pas si méchant que ça (avec
Gérard Depardieu). Dans un registre plus dramatique,
Maurice Pialat la fait jouer avec
Jean Yanne dans
Nous ne vieillirons pas ensemble où elle a été particulièrement remarquée.
Actrice rousse le plus souvent aux cheveux courts, elle joue des rôles dans lesquels ses actions courageuses et la virilité de ses partenaires masculins contrastent avec son apparence extérieure fragile et apeurée, comme dans Folle à tuer d'Yves Boisset où son personnage est la proie d'une machination.
Parallèlement à sa carrière au cinéma, Marlène Jobert ne cesse de connaître également des succès à la télévision. Elle est ainsi devenue l'une des actrices françaises les plus populaires jusqu'à maintenant, bien que depuis les années 1980 elle ne joue plus que de temps en temps devant la caméra. Son dernier grand rôle est, au milieu des années 1990, dans la série télévisée Avocat d'office. En 2002, elle refuse un rôle dans le film 8 femmes qui fut joué avec succès par
Isabelle Huppert. En 2007, elle reçoit le prix d'honneur lors de l'attribution des Césars.
Au cours des dernières années, elle a enregistré des livres parlés pour enfants et a écrit des livres sur la musique.
Marlène Jobert est la mère de l'actrice
Eva Green (née en 1980 et connue pour avoir joué dans
Casino Royale) et de sa soeur jumelle Joy. Elle a également deux nièces : la chanteuse Elsa, fille de sa soeur Christiane Jobert, et l'actrice Joséphine Jobert, fille de son frère Charles Jobert.