Родилась Марион в 1975 году в Париже. Ее родители – отчасти актеры, поэтому уже в 6 лет девочка стала появляться на сцене. В 1994 году она дебютировала в одном из эпизодов сериала «Горец», и с тех пор начала активно сниматься в кино и выступать на телевидении. Юная Котияйр появилась в фильме «История мальчика, который хотел, чтобы его поцеловали», в драме «Как я обсуждал… (мою сексуальную жизнь)» и комедии «Зелёная красавица» Колины Серро.
В 1997 году актриса получила роль Лили Бертино в знаменитом «Такси» Люка Бессона. Это был настоящий прорыв: Марион получила международную известность, и ее артистическая карьера поднялась на новый уровень. Ее начинают приглашать на главные роли (например, в фильме «Милые штучки»), все более знаменитые режиссеры хотят видеть Марион в своих картинах.
Успех актрисе принесла комедия «Влюбись в меня, если осмелишься» режиссера Янна Самуэля, в которой актриса сыграла вместе со своим будущим спутником – Гийомом Кане. За этим последовала работа с Тимом Бертоном в фильме «Крупная рыба», где начинающая актриса снималась в окружении звездного состава (Эван Макгрегор, Дэнни де Вито, Хелена Бонэм-Картер), а еще позднее – съемки в фильме о Первой мировой войне «Долгая помолвка» режиссера Жан-Пьера Жене. За игру в этом фильме Котияйр удостоилась премии «Сезар» как лучшая актриса второго плана и стала одной из самых востребованных французских актрис.
2007 год принес Марион огромный успех – она получила «Оскар» и «Золотой глобус» за исполнение роли Эдит Пиаф в картине «Жизнь в розовом цвете». Таким образом, она стала второй актрисой после Софи Лорен, которой удалось получить «Оскар» за фильм на иностранном языке.
Среди ее последних работ - «Джонни Д», «Девять», «Начало». В мае этого года актриса родила сына и теперь совмещает съемки в кино и заботу о ребенке, но это не мешает зрителю в скором времени увидеть Марион в фильмах «Зараза» и «Воскрешение Темного рыцаря».