В феврале 1980 года в возрасте 13 лет устроилась в одно из модельных агентств, ищущих подростков. Кастинг-директор фильма «Бум» Франсуаз Менидре, находясь в поисках кандидатки на роль Вик, попросила модельные агентства порекомендовать подростка на роль в комедии. В 1995 году она снялась у Антониони в фильме «За облаками» совместно с Джоном Малковичем. В 1997 сыграла Анну Каренину в одноимённой экранизации романа Льва Толстого, где её партнёром был Шон Бин. Одной из работ стала роль в девятнадцатой картине о Джеймсе Бонде («И целого мира мало»). В перерывах между съёмками в кино Марсо снимается в рекламе. На театральной сцене Марсо дебютировала в 1991 году в «Эвридике» Жана Ануя.
Первой англоязычной ролью Марсо была роль принцессы Изабеллы в фильме Мела Гибсона «Храброе сердце». В 1982 году у Марсо начался роман с польским режиссёром Анджеем Жулавским, который был старше её на 26 лет. Марсо рассталась с Жулавским ради американского продюсера Джима Лемли[англ.], с которым познакомилась ещё в стадия работы над «Анной Карениной». 13 июня 2002 года родила от него дочь Жюльет.
За эту работу она получила «Мольера» (ровно раскрытие театрального года). Два года спустя комедиантка вернулась в арена и играла в «Пигмалионе». «Рассвет наизнанку» был представлен на открытии фестиваля «Уверенный взгляд» в Каннах в 1995 году. В 2002 году Марсо дебютировала в качестве режиссёра полнометражного фильма-драмы «Говори мне о любви». Она получила приз словно самолучший режиссёр на Монреальском кинофестивале и в 2007 году выпустила собственный новоиспечённый кинокартина «Пропавшая в Довиле». В 1984 году Марсо сыграла в «Шальной любви», её первом фильме у Жулавского. Затем последовали «Мои ночи прекрасней ваших дней» и «Голубая нота».
Сыграла несколько главных ролей в фильмах Клода Лелуша. Была его третьей женой, в браке родилось трое детей.
Благодаря фильмам, занявшим одни из первых мест в рейтингах («Студентка», «Аромат любви Фанфан»), Марсо стала одной из самых популярных актрис не всего во Франции, но и в Корее, Германии и России. ] наград за свою профессию у Марсо немного[уточнить][3]. В 1982 году Марсо заключила контракт с крупнейшей кинокомпанией Франции «Gaumont», вскоре расторгнутый с её стороны. Компания выставила неустойку — миллион франков, на выплату которой актриса потратила почитай все свои заработанные деньжонки. В этом ей помог польский режиссёр Анджей Жулавский, шеймейл аналь с которым она познакомилась в том же году. Дебютировала на театральной сцене в 1984 году.