Après des études de Lettres, Marie Desplechin devient journaliste free-lance avant de se consacrer presque exclusivement à l'écriture de romans et de nouvelles pour adultes et enfants. En 2005 elle obtient avec Lydie Violet le prix Médicis pour leur livre La Vie sauve aux éditions de l'Olivier.
Membre du comité de parrainage de la Coordination française pour la Décennie de la culture de paix et de la non-violence, Marie Desplechin collabore régulièrement à l'Express. Elle a notamment publié Sans moi (L'Olivier, 1998), La Vie sauve (Seuil, 2005).
En 2009, elle publie son premier roman-feuilleton, Adèle, pour Smartnovel.