Uning otasi politsiya ofitseri Lui Erik Otto Ditrix, onasi esa Vilgelmina Elizabet Jozefina Fellsing edi. Lui Ditrix 1911-yilda vafot etgan va 1916-yilda uning bevasiga oilaviy do'sti Eduard fon Losh turmushga chiqqan, ammo Birinchi jahon urushida olgan jarohatlaridan ko'ta olmagan. Marlen oilada "Lena" yoki "Lene" deb chaqirilgan va taxminan 11 yoshida u "Mariya" va "Lene" ni birlashtirib, hamma uchun mashxur bo'lgan "Marlen" ismiga ega bo'lgan. Bolaligidan Ditrix teatr, she'riyat, musiqa bilan qiziqqan, Dessau professoridan skripka chalishni o'rgangan, keyinchalik Reyts professoridan dars olgan va Maks Reynxardt aktyorlik maktabiga qabul qilingan. 1922-yilda u spektakllarda kichik rollarni o'ynagan va shu yili kino filmida "So sind die Männer" da birinchi kichik rolni olgan. Keyingi filmi "Tragödie der Liebe" suratga olish jarayonida u kelajakdagi eri Rudolf Ziber bilan uchrashgan va 1923-yil 17-mayda turmush qurishgan. 1924-yilda ularning Mariya ismli qizi dunyoga kelgan.
Keyingi yilda Marlen Ditrix yana teatr va kino sahnasida faoliyat yuritishni boshlagan. 1929-yilda Jozef fon Shternberg uni "G'oluboy farishta" filmidagi rol uchun taklif qilgan, bu film katta muvaffaqiyatga erishgan va 1930-yilda Ditrix Berlindan Gollivudga "Paramount" kinokompaniyasi bilan hamkorlik qilish uchun ko'chib ketgan. Ular Shternberg bilan birga suratga tushgan olti kino film aktrisaning butun dunyoda shuhrat qozonishiga sabab bo'lgan. U go'zallik, nafislik va ayollikning ramzi bo'lib qoldi.
Germaniyadan unga bir necha marta milliy-sotsialistik partiyadan juda foydali takliflar kelgan, Gebbels uni vataniga qaytib, rejissyor, prodyuser va hatto film mavzusini tanlashni taklif qilgan, ammo u rad etgan. 1939-yilda u Amerika fuqaroligini olgan.
Ikkinchi jahon urushi davrida Marlen Ditrix barcha suratga olish ishlarini to'xtatib, Yevropaga askarlarni qo'llab-quvvatlash uchun uchgan. Urushdan keyin amerikaliklar uni medal bilan taqdirlagan, fransuzlar esa ikki orden bilan mukofotlagan.
1947-yilda Amerikaga qaytib kelgan Marlen yana filmlarda ishtirok etishni, radio dasturlarini olib borishni va ayollar jurnallariga maqolalar yozishni boshlagan. 1953-yildan boshlab Ditrix teatrda qo'shiqlar ijro etishni davom ettirgan va kino suratga olishlarda deyarli ishtirok etmagan – faqat kichik epizodlarda. Ellik yillarning o'rtalarida u pianinochi Bert Bakarakni yollagan va uning bilan hamkorlikda to'rtta albom va bir nechta albomga kirmagan qo'shiqlar yozgan.
1960-yilda Marlen Ditrix Germaniyaga gastrollarga kelgan. Ikkinchi jahon urushi davrida vataniga qarshi tarafdorlarni qo'llab-quvvatlagani uchun ko'plab nemislar qo'shiqchi ularni xiyonat qilgan deb his qilgan va uning chiqishlari paytida "Marlen, uyga qayt!" deb baqirishgan.
1963-yilda u Moskvada va Leningradda qo'shiq aytgan.
1975-yilda Avstraliyada bo'lganida u oyoq singanini sindirib tashlagan, bu voqea uning karerasining tugashiga sabab bo'lgan.
Uning qatnashgan oxirgi filmi "Chiroyli jigolo – kambag'al jigolo" bo'lib, unda Devid Boui ham ishtirok etgan.
1992-yil 6-may kuni Marlen Ditrix Parijda vafot etgan.
