Elle a grandi à Bryn Mawr dans le pays de Galles, où elle a commencé à écrire ses propres chansons à l'âge de treize ans. Après des études à l'Université du pays de Galles à Cardiff, elle a déménagé à Londres pour poursuivre une carrière musicale.
En 2009, Marina and The Diamonds publie son premier single, *I Am Not A Robot*, qui devient un succès et lui permet d'attirer l'attention des labels discographiques. Elle signe avec le label Neon Gold Records et sort son premier album studio, The Family Jewels, en 2010. L'album rencontre un succès critique et commercial, notamment grâce aux singles *I Am Not A Robot* et *Hollywood*.
En 2012, Marina and The Diamonds sort son deuxième album studio, Electra Heart, qui explore les différents aspects de la personnalité de l'artiste. L'album est accueilli favorablement par la critique et rencontre un succès commercial avec les singles *Primadonna*, *Radioactive* et *Lies*.
En 2015, Marina and The Diamonds sort son troisième album studio, Froot, qui marque un retour à une musique plus pop. L'album est accueilli favorablement par la critique et rencontre un succès commercial avec les singles *FROOT*, *Blue* et *Can't Pin Me Down*.
En 2019, Marina and The Diamonds sort son quatrième album studio, Love + Fear, qui se compose de deux parties : une partie électro-pop intitulée Love et une partie acoustique intitulée Fear. L'album est accueilli favorablement par la critique et rencontre un succès commercial avec les singles *Handmade Heaven* et *Orange Trees*.
Marina and The Diamonds est également connue pour sa personnalité excentrique et son engagement social, notamment en faveur des droits LGBTQ+. Elle a également collaboré avec de nombreux artistes tels que Snowden, Diplo et Clean Bandit.