Petit rat à l'Opéra de Paris, elle abandonne bientôt la danse pour s'engager, toute jeune encore, aux côtés de sa sur Odile Versois, dans la voie du cinéma. Elle obtient son premier rôle dans Orage d'été de Jean Gehret en 1949. Blonde, réservée, sachant jouer de son charme slave, elle est pendant quelques années vouée aux prestations incolores dans des films italiens sans importance. Sa carrière se dessine grâce à André Cayatte, qui l'engage dans Avant le déluge (1954), lui permettant d'obtenir le prix Suzanne-Bianchetti, et à Giuseppe De Santis, qui met en valeur dans Jours d'amour (1955) des qualités de comédienne jusque-là étouffées par la banalité de la plupart de ses rôles. Elle reste certes en retrait du star-system français et, à l'époque où Brigitte Bardot supplante Martine Carol dans le cur des foules, il ne lui est pas facile de s'imposer. Sa rencontre avec Robert Hossein qu'elle va épouser est capitale. Hossein lui donne une place privilégiée dans quatre de ses films et lui permet de relancer une image de marque qui avait beaucoup de mal à convaincre le public. Elle est l'interprète des Salauds vont en enfer (1956), de Pardonnez nos offenses (id.), de Toi, le venin (1959), de la Nuit des espions (id.), tous de Robert Hossein, mais aussi de la Sorcière (A. Michel, 1956), de Crime et Châtiment (G. Lampin, id.) et de la Fille dans la vitrine (L. Emmer, 1961). Peu après s'être séparée de Robert Hossein, elle rencontre Jean Delannoy qui la transforme en Princesse de Clèves (id.). Le film, pour académique et glacé qu'il soit, permet à Marina Vlady de prendre confiance en elle et d'apparaître soudain comme une comédienne distinguée, dont l'apparente fragilité masque peut-être un tempérament plus impétueux, plus imprévisible. Michel Deville et Stello Lorenzi éclairent le côté pile de l'actrice, Marco Ferreri prend violemment parti pour le côté face (le Lit conjugal, 1963, qui lui vaut le prix d'interprétation au festival de Cannes). Elle va désormais osciller entre les productions commerciales sans grand relief et les films d'auteur (Mona, l'étoile sans nom, H. Colpi, 1966 ; Deux ou Trois Choses que je sais d'elle, J.-L. Godard, 1967 ; le Temps de vivre, B. Paul, 1968 ; Un amour de Tchekhov, S. Youtkévitch, id. ; Elles deux, M. Mészáros, 1977). Ses traits réguliers et lumineux, son visage « botticellien », sa grâce naturelle ont certes été un atout dans sa carrière mais aussi peut-être un handicap. On l'a toujours soupçonnée d'être à la recherche d'un rôle qui lui convienne parfaitement, aussi bien au cinéma qu'au théâtre ou à la télévision. Cette actrice « rare » n'acceptait on le sent bien qu'à contrecur de se plier comme tant d'autres à des interprétations standardisées.
