Marley Shelton décroche son premier rôle au cinéma en 1991 dans
Grand Canyon.
En 1998, elle se fait connaître du grand public grâce à
Pleasantville, où elle campe la jeune femme dont s'éprend Tobey Maguire.
En 1999, elle donne la réplique à Chris O'Donnell et Renée Zellweger dans
Le Celibataire de Gary Sinyor, où elle incarne la sœur de Renée Zellweger. On l'a également vue cette année-là dans
College Attitude avec Drew Barrymore et David Arquette. Née à Los Angeles,Shelton est diplômée de l'université UCLA en études cinématographiques et théâtrales.
En 2001, elle tourne
Sugar And Spice de Francine McDougal, avec Mena Suvari et James Marsden, où elle campe une pom-pom girl qui tombe enceinte d'un footballeur,mais qui sombre peu à peu dans l'illégalité. Elle est également à l'affiche de
Mortelle Saint Valentin, avec Denise Richards et Jessica Capshaw, où elle interprète la proie d'un tueur.
En 2003, elle est à l'affiche de
Filles De Bonne Famille de Boaz Yakin, avec Brittany Murphy et Dakota Fanning, où une jeune fille fortunée doit se résoudre à prendre un emploi de nourrice après s'être fait voler son héritage. La même année,on retrouve Shelton dans la comédie sentimentale
Just A Kiss de Fisher Stevens, avec Marisa Tomei, et dans
Bubble Boy de Blair Hayes,avec Jake Gyllenhaal.
En 2004, elle donne la réplique à Johnny Knoxville, Christina Applegate et Robert Forster dans la comédie
Grand Theft Parsons de David Caffrey.
2005 : elle tourne dans
Sin City de Robert Rodriguez et
Don'T Come Knocking de Wim Wenders, tous deux présentés en sélection officielle à Cannes la même année.
En 2007, on la retrouve dans
Grindhouse - Boulevard De La Mort de Tarantino,
Last Kiss de Tony Goldwyn, avec Zach Braff, Rachel Bilson et Jacinda Barrett,
