Marlène Jobert suit des études d'art à Dijon pour devenir professeur de dessin. Elle s'oriente ensuite vers le théâtre, s'inscrit au conservatoire de Dijon, puis s'installe à Paris et entre à l'école de la rue Blanche et au Conservatoire. En 1963, elle commence une carrière au théâtre.
Marlène Jobert est une des actrices françaises les plus populaires de la fin des années 1960. Ses éphélides et sa silhouette juvénile ne sont pas étrangères à son charme, mais c'est avant tout son talent et sa faculté à changer de registre qui lui ont permis de mener une confortable carrière au cinéma. Elle débute en 1965 avec le réalisateur Jean-Luc Godard et partage l'affiche de Féminin-masculin avec Jean-Pierre Léaud et Chantal Goya. Elle se distingue dans Le voleur (1967) de Louis Malle avant d'exploser dans L'astragale (1968) de Guy Casaril, une adaptation du roman d'Albertine Sarrazin dans laquelle elle tient le rôle principal. Vient ensuite Le passager de la pluie (1969) de René Clément, qui lui permet de confirmer son talent et d'accéder au rang de vedette. Le naturel et la simplicité de son jeu servent des films destinés au grand public. Elle s'illustre autant dans des comédies (Les mariés de l'an II, 1970, de Jean-Paul Rappeneau) que dans des rôles dramatiques (Nous ne vieillirons pas ensemble, 1972, de Maurice Pialat). Dans les années 1980, elle tourne moins (un film par an). Femme spontanée et sincère prise dans la tourmente de la première guerre mondiale dans Les cavaliers de l'orage (1983) de Gérard Vergez, elle incarne une productrice de la chanson dans Souvenirs, souvenirs (1984) d'Ariel Zeitoun. En 1988, elle apparaît dans une comédie sur le problème de l'adoption, Les cigognes n'en font qu'à leur tête de Didier Kaminka, avant de s'éloigner des écrans.
Marlène Jobert travaille beaucoup pour la télévision. On la voit notamment dans Les chevaliers du ciel (1966) de François Villiers et dans La femme à l'ombre (1992) de Thierry Chabert.
Elle a créé sa société de production, Les films MJ. Après s'être éloignée du cinéma, elle enregistre deux quarante-cinq tours et publie des contes pour enfants.
Longs métrages 1965 | Masculin féminin | Jean-Luc Godard |
| 1966 | Martin soldat | Michel Deville |
| 1966 | Voleur (Le) | Louis Malle |
| 1967 | Alexandre le bienheureux | Yves Robert |
| 1968 | Astragale (L') | Guy Casaril |
| 1968 | Faut pas prendre les enfants du bon Dieu pour des canards sauvages | Michel Audiard |
| 1969 | Dernier domicile connu | José Giovanni |
| 1969 | Passager de la pluie (Le) | René Clément |
| 1970 | Mariés de l'an II (Les) | Jean-Paul Rappeneau |
| 1970 | Poudre d'escampette (La) | Philippe de Broca |
| 1971 | Catch Me a Spy Les Doigts croisés | Richard Clement |
| 1971 | Décade prodigieuse (La) | Claude Chabrol |
| 1971 | Nous ne vieillirons pas ensemble | Maurice Pialat |
| 1973 | Juliette et Juliette | Remo Forlani |
| 1974 | Pas si méchant que ça | Claude Goretta |
| 1974 | Secret (Le) | Robert Enrico |
| 1975 | Bon et les méchants (Le) | Claude Lelouch |
| 1975 | Folle à tuer | Yves Boisset |
| 1976 | Julie pot-de-colle | Philippe de Broca |
| 1977 | Imprécateur (L') | Jean-Louis Bertuccelli |
| 1977 | Va voir maman, papa travaille | François Leterrier |
| 1978 | Giocattolo (Il) Un jouet dangereux | Giuliano Montaldo |
| 1978 | Grandison | Joachim Kurz |
| 1979 | Guerre des polices (La) | Robin Davis |
| 1980 | Une sale affaire | Alain Bonnot |
| 1981 | Amour nu (L') | Yannick Bellon |
| 1982 | Effraction | Daniel Duval |
| 1983 | Cavaliers de l'orage (Les) | Gérard Vergez |
| 1984 | Souvenirs, souvenirs | Ariel Zeïtoun |
| 1988 | Cigognes n'en font qu'à leur tête (Les) | Didier Kaminka |