Egentlig heter hun Vittoria Marisa Schiaparelli Berenson, datterdatter av Elsa Schiaparelli (1890–1973), en ledende italiensk moteskaper i mellomkrigstiden, og grandniese av astronomen Giovanni Schiaparelli. Faren var den amerikanske diplomaten Robert Berenson som tidligere hadde vært direktør hos Onassis. Moren var Maria-Luisa Yvonne «Gogo» Radha de Wendt Schiaparelli. Hun vokste opp flere steder i Europa mens familien flyttet rundt og ble dels utdannet på kostskoler. Berenson behersker fem språk. Hun flyttet til USA i 1965. Hennes bryllup i 1976 var en kjendisbegivenhet i Beverly Hills, med brudekjole designet av Valentino og med Andy Warhol som fotograf. I Berensons omgangskrets var blant annet medlemmer av The Beatles, Gene Kelly og Andy Warhol. Blant foreldrenes venner var Dirk Bogarde, Greta Garbo, Audrey Hepburn og redaktør for "Vogue" Diana Vreeland. Søsteren Berry Berenson var fotograf, modell og skuespiller, og arbeidet blant annet for "Vogue". Hun omkom i 11. september 2001 i et av flyene som styrtet inn i World Trade Centre. Marisa Berenson var samtidig på vei til New York om bord på et annet fly som ble omdirigert. Berry Berenson var gift med skuespilleren Anthony Perkins.