Marilou Berry ist die Tochter von Josiane Balasko und des Bildhauers Philippe Berry. Sie ist die Nichte des Schauspielers Richard Berry. Sie debütierte im Alter von acht Jahren in der von ihrer Mutter inszenierten Fantasy-Komödie "Mein Leben ist die Hölle" an der Seite von ihrem Onkel, Daniel Auteuil und Michael Lonsdale. Nach ihrem Schulabschluss studierte sie am Conservatoire de Paris. Anschließend spielte sie Theater und debütierte als Lolita Cassard in der 2004 veröffentlichten und von Agnès Jaoui inszenierten Komödie "Schau mich an!" an der Seite von Jean-Pierre Bacri und Laurent Grévill in einer Hauptrolle auf der Leinwand. Für ihre Darstellung wurde sie bei der Verleihung des französischen Filmpreises César 2005 als Beste Nachwuchsdarstellerin nominiert. Eine weitere Nominierung in derselben Kategorie folgte 2009 für ihre Darstellung in "Vilaine".