Formée au Conservatoire d'art dramatique de Nantes, Marilyn Leray devient comédienne. De 1990 à 2016, elle collabore avec de nombreux metteurs en scène, dont Christophe Rouxel, Gilles Blaise, Johan Dehollander, et surtout Yvon Lapous, avec qui elle joue notamment Les Mains sales de Sartre et Les Larmes amères de Petra Von Kant de Fassbinder. En 2005, elle co-réalise sa première mise en scène, La Cuisine d'Elvis de Lee Hall, avec le vidéaste Marc Tsypkine de Kerblay. L'adaptation du roman Zone de Mathias Énard, créée en 2017, marque un tournant dans son travail, privilégiant la place accordée au temps dans la création. Elle crée sa propre compagnie Le Café Vainqueur. La notion de défi s’invite souvent dans les choix des textes, mais c’est surtout l’écriture qui l’intéresse : l’emmener au plateau et la travailler pour qu’elle devienne orale et concrète. Ses thèmes de prédilection abordent les questions de liberté individuelle par rapport à la force du groupe, de la norme et du conformisme.