Марина Неёлова родилась 8 января 1947 года в Ленинграде в семье далёкой от театра или кино. Валентина Николаевна посвятившая жизнь воспитанию дочери, поощряла её желание выразить себя в искусстве. В 4-летнем возрасте девочка начала заниматься балетом. С детства Марина мечтала стать актрисой.
В 1964 Неёлова поступила и в 1969 году закончила актёрский факультет ЛГИТМиК (мастерская Василия Меркурьева и Ирины Мейерхольд). Ещё будучи студенткой 3-го курса Неёлова дебютировала в кинематографе, исполнив сразу две роли в фильме Надежды Кошеверовой «Старая, старая сказка» и работа сразу была положительно отмечена критиками.

Актриса мечтала попасть в труппу БДТ к Товстоногову, но не решилась прямо обратиться с просьбой к знаменитому режиссёру. В 1971 году Марина переезжает в Москву и устраивается в Театр имени Моссовета к Юрию Завадскому. Пробуется также у Эфроса. В 1974 году Неёлова переходит в «Современник». Валерий Фокин и Константин Райкин ввели её в спектакль «Валентин и Валентина» вместо выбывшей актрисы. С тех пор её профессиональная жизнь связана именно с этим коллективом.
В кино Неёлова начинала со сказочных и романтических ролей постепенно расширяя свой диапазон. В 1972 году она снимается в психологической драме «Монолог», где её напарником по главной роли стал Михаил Глузский. Фильм стал большим творческим достижением актрисы и о ней заговорили как о особом явлении.

В 1970—1980-е годы творческая карьера Марины Неёловой развивается вполне успешно. Она не испытывает недостатка в предложениях ведущих режиссёров страны. Она воплотила на сцене образы героинь известных постановок своего времени: Виола («Двенадцатая ночь»), Аня («Вишневый сад»), Маша («Три сестры»), Марья Антоновна («Ревизор»). Заметным достижением в кинематографе становятся её работы у ведущих мастеров кино страны: Георгия Данелия, Никиты Михалкова, Авербаха, Эльдара Рязанова, Вадима Абдрашитова и других.

С 1990 годов актриса стала значительно меньше сниматься, посвящая больше времени семье. В 1994—1997 годах она проживала во Франции с мужем, хотя продолжала появляться на сцене. Репертуар театра подстраивали под её расписание приездов.

В настоящее время Марина Неёлова живёт в Москве и продолжает работать в труппе «Современника».