Marianne Birthler wurde 1948 in Berlin geboren. Nach dem Abitur arbeitete sie zunächst für sechs Jahre im Außenhandel der DDR und absolvierte parallel ein Fernstudium im Bereich der Außenhandelswirtschaft.

Ab 1976 ließ sich Marianne Birthler zur Katechetin und Gemeindehelferin ausbilden und engagierte sich zunächst ehrenamtliche in der ev. Kirchgemeinde Schwedt. Nach der Rückkehr nach Berlin war sie zunächst im Berliner Stadtteil Prenzlauer Berg in der evangelischen Kinder- und Jugendarbeit, dann als Jugendreferentin im Ost-Berliner Stadtjugendpfarramt tätig. Parallel engagierte sie sich seit Mitte der achtziger Jahre in verschiedenen Oppositionsgruppen, wie dem Arbeitskreis „Solidarische Kirche“ und der „Initiative Frieden und Menschenrechte“.

Nach der Freiheitsrevolution beteiligte sich Marianne Birthler an der Arbeit des Zentralen Runden Tisches, bis sie nach dessen Auflösung im März 1990 in die Volkskammer gewählt wurde. Dort war sie bis zur Auflösung des Parlaments im Dezember desselben Jahres Sprecherin der Fraktion von Bündnis 90. Bis 1992 war Marianne Birthler in Brandenburg Ministerin für Bildung, Jugend und Sport. Sie trat in Reaktion auf die öffentlich werdenden Kontakte des damaligen Ministerpräsidenten Manfred Stolpe zur Staatssicherheit der DDR von ihrem Ministeramt zurück. Nach der Vereinigung von Bündnis 90/Die Grünen im Mai 1993 stand sie als Bundesvorstandssprecherin an der Spitze der neuen Partei.

Von Oktober 2000 bis März 2011 war Marianne Birthler Bundesbeauftragte für die Unterlagen des Staatssicherheitsdienstes der ehemaligen DDR.

Aktuell ist Marianne Birthler u.a. Vorsitzende des Beirats der Evangelischen Akademie zu Berlin, Mitglied des Stiftungsrates der Körber-Stiftung, im Beirat der Gedenkstätte Berliner Mauer und stellvertretende Vorsitzende des Kuratoriums der Friede-Springer-Stiftung.