1851年（嘉永4年）8月24日肥前国多久邑 (現・佐賀県多久市) で生まれた。生地を現在の佐賀市水ケ江、赤松町とする説もある。1869年 (明治2年) 頃、佐賀藩の藩医・池田玄泰からドイツ語の手ほどきを受け、1871年（明治4年）、20歳のとき医師を志して上京し、外務省洋語学所に入学してドイツ語を学んだ。卒業後、1874年（明治7年）にドイツ語教員心得として東京外国語学校の雇となり、 翌1875年、東京医学校の雇となり、1877年（明治10年）同校は東京大学医学部と改称された際に助教となった。 当時の医学部は予備5年、予科3年、本科5年で、教授はほとんどドイツ人であった。その年の予備4級生、入沢達吉によれば予科でも理化学の初歩を教えており、飯盛は物理学を教えていたという。 この頃下山順一郎、丹波敬三と出会い終生の友となった。1878年、羽生幸七の長女セイと結婚し新居を本郷菊坂町にかまえた。（後にすすめられて本郷弓町に転居）翌年、最初の研究「光線分極論」を東京薬学新誌に発表した 。またミュルレル原著を翻訳した『物理学』も1879年から1880年に出版された。『物理学』はその後20回以上改版し、唯一の和書の物理学教科書として医学、薬学関係の学生を中心に、1920年代まで広く使用された。 1881年（明治14年）、下山順一郎、丹波敬三とともに東京大学医学部の助教授となったが志は医学から物理学へ移って行った。1882年飯盛は自費でフライブルク大学へ留学することになり1884年6月17日に留学を許可されている。森鴎外もこの日同様に留学許可となっている。
性欲亢進。ゲッティスバーグ大学のピーター・フォングは、二枚貝Sphaerium striatinumにフルオキセチンを与えたところ、何も与えない対象群よりも10倍の繁殖力を示したという実験結果を発表している。なお、この実験によってフォングは、1998年にイグノーベル賞を受賞している。マウスを使った実験で、大脳皮質において神経細胞の再生を促進する例が報告されている。
医師である父親の手ほどきで6歳からテニスを始め、2000年2月にプロ入り。2001年の全米オープンジュニア女子シングルス部門でスベトラーナ・クズネツォワ（ロシア）を破って優勝した。翌2002年の全米オープンで予選3試合を勝ち上がったバルトリは、本戦1回戦でアランチャ・サンチェス・ビカリオを 6-3, 6-1 で破り、第4シードのリンゼイ・ダベンポートとの3回戦まで進出した。2004年4月、バルトリはモロッコ・カサブランカ大会の女子ダブルスでフランスの同僚選手エミリー・ロワとペアを組み、女子ツアーでダブルス初優勝を果たす。この年のバルトリは、全仏オープン1回戦とウィンブルドン3回戦で日本の杉山愛に連敗した。マリオン・バルトリのテニス経歴は2006年に大きく開花し、1月初頭にニュージーランド・オークランド大会の決勝でベラ・ズボナレワ（ロシア）を 6-2, 6-2 で破り、女子ツアー大会のシングルス初優勝を達成した。全米オープン終了後、インドネシア・バリ島の大会で2度目のシングルス決勝に進出するが、そこではスベトラーナ・クズネツォワに敗れて準優勝になる。10月第2週の「AIGジャパン・オープン」でバルトリは第1シードに選ばれ、順当に勝ち進んだ。決勝戦の相手となった日本の中村藍子も、フォアハンド・バックハンドとも両手打ちの選手で、フォア・バックとも両手打ちの選手どうしがWTAツアー大会のシングルス決勝で対戦するのは「ツアー史上初めての出来事」であった。バルトリは中村に 2-6, 6-2, 6-2 で逆転勝ちし、ここでツアー2勝目を挙げた。11月にはカナダ・ケベックシティ大会でも優勝があり、シングルスで年間3勝を記録した。2007年5月のチェコ・プラハ大会決勝では、バルトリは同じくフォア・バックとも両手打ちの選手である日本の森上亜希子に 1-6, 3-6 で敗れた。全仏オープンで初の4大大会4回戦に進んだ後、ウィンブルドンで快進撃を見せる。第18シードのバルトリは、4回戦でエレナ・ヤンコビッチ（セルビア）を破って波に乗り、準決勝では第1シードのジュスティーヌ・エナンに 1-6, 7-5, 6-1 の逆転勝利を収めたが、決勝で過去3度優勝経験のあるビーナス・ウィリアムズに 4-6, 1-6 で敗れて準優勝になった。2009年は全豪オープンで初のベスト8進出があった。第16シードのバルトリは、4回戦で第1シードのエレナ・ヤンコビッチを 6-1, 6-4 で圧倒したが、続く準々決勝でベラ・ズボナレワに 3-6, 0-6 で完敗した。2011年全仏オープンでバルトリは全仏では初めてのベスト4に進出した。準決勝で前年優勝のフランチェスカ・スキアボーネに 3-6, 3-6 で敗れ決勝進出を逃した。続くイーストボーン大会では決勝でペトラ・クビトバを 6–1, 4–6, 7–5 で破りシングルス6勝目を挙げた。ウィンブルドンでは、4回戦で2連覇中のセリーナ・ウィリアムズを 6–3, 7–6 で破り準優勝した2007年以来のベスト8進出を果たした。準々決勝ではザビーネ・リシキに 4–6, 7–6(5), 1–6 で敗れた。10月のHPオープンでは決勝でサマンサ・ストーサーに 6–3, 6–1 で勝利しシングルス7勝目を挙げた。2012年全米オープンでは4回戦でペトラ・クビトバを 1–6, 6–2, 6–0 で破り全米では初のベスト8に進出した。準々決勝ではマリア・シャラポワに 6–3, 3–6, 4–6 で敗れた。バルトリは女子シングルスで準優勝した2007年ウィンブルドンを最後に、女子ツアー大会のダブルスから撤退し、以後は活動をシングルスのみに絞った。2013年のウインブルドン選手権では女子シングルス第15シードから上位シードが次々と姿を消す中、勝ち上がり、決勝に進出。決勝では4回戦で今大会優勝候補の大本命、34連勝中だった第1シードのセリーナ・ウィリアムズを破った第23シードザビーネ・リシキ（ドイツ）と対戦。セットカウント2-0（6-1, 6-4）でストレート勝ちして初のメジャータイトルを獲得した。4大大会出場47大会目で初優勝したのは、45大会目で同じくウインブルドン選手権で初優勝したヤナ・ノボトナを超えて、最遅記録となった。しかし2013年8月14日、シンシナティ大会の2回戦でルーマニアのシモナ・ハレプに敗退後、怪我のため引退することを発表した。2017年12月、2018年から現役復帰することを発表した。しかし2018年6月に復帰断念を発表した。