Марина училась в Московской консерватории. Работала практиканткой в лаборатории анилинокрасочного завода. В апреле 1929 года вышла замуж за инженера этого же завода Сергея Раскова, родила дочь Татьяну.
С октября 1931 года — лаборантка аэронавигационной лаборатории Военно-воздушной академии имени Н. Е. Жуковского. Работала штурманом в Черноморской аэрографической экспедиции, провела масштабную аэрофотосъемку для устройства пассажирской гидроавиалинии Одесса — Батуми. В 1934 году окончила экстерном Ленинградский институт инженеров гражданского воздушного флота, работала инструктором-летнабом (летчик-наблюдатель) аэронавигационной лаборатории академии им. Жуковского. В 1935 году окончила школу пилотов на аэродроме Тушино и стала инструктором по «слепым» полетам штурманской кафедры академии и преподавателем штурманского дела на курсах усовершенствования начальствующего состава. В 1937 году Раскова в качестве штурмана участвовала в установлении мирового авиационного рекорда дальности на самолете АИР-12; в 1938 году — в установлении трех мировых авиационных рекордов дальности на гидросамолете МП-1.
Главным авиационным рекордом Марины Расковой, который прославил ее имя на весь Советский Союз, стал сверхдальний перелет женского военного экипажа на самолете «Родина». В это воздушное путешествие Марина отправилась с двумя уже хорошо знакомыми ей по предыдущим рекордным перелетам летчицами — командиром экипажа Валентиной Гризодубовой и вторым пилотом Полиной Осипенко. Полет завершился вынужденной посадкой в тайге. Штурман Раскова десять дней блуждала по тайге, имея при себе только две плитки шоколада и пистолет, стрельбой из которого она отпугивала медведей. К тому же во время приземления летчица потеряла один унт и вынуждена была сооружать обувку из подручных материалов. За этот полет Гризодубова, Раскова и Осипенко получили звание Героев Советского Союза. Это звание было присвоено женщинам впервые в истории.
Когда началась Великая Отечественная война, Раскова использовала свое положение и личные контакты со Сталиным, чтобы добиться разрешения на формирование женских боевых частей. В октябре 1941 года в городе Энгельсе сформировала из летчиц, подготовленных аэроклубами, школами гражданского воздушного флота и Осоавиахима, авиагруппу из трех женских авиаполков: 586-го истребительного, 587-го бомбардировочного и 588-го ночного бомбардировочного, последний носил неофициальное название «Ночные ведьмы».
Раскова была назначена командиром 587-го авиаполка, который позже был переименован в 125-й гвардейский пикировочно-бомбардировочный авиационный имени Марины Расковой. 22 ноября 1942 года она доложила командующему ВВС Приволжского военного округа, что 587-й БАП, третий среди женских, готов к боевой работе. В начале января 1943 года он вылетел на фронт, под Сталинград.
Проводив эскадрилью на фронт, Раскова 28 декабря на самолете УТ-2 возвратилась обратно на аэродром, где оставался ее Пе-2, а также еще два экипажа, летчиц Губиной и Ломановой, чьи самолеты были неисправны. Раскова решила дождаться их ремонта и проконтролировать отправку на фронт. Из-за сильного ветра и пурги экипажам Расковой, Губиной и Ломановой удалось вылететь только 4 января 1943 года. По пути группа попала в густую низкую облачность. Примерно в 17 часов 56 минут Раскова дала сигнал на пробивание облаков и первая вошла в облака.
Утром 7 января 1943 года экипаж Губиной обнаружил недалеко от села Михайловка разбитый Пе-2 Расковой. Вместе с Расковой погибли штурман Кирилл Хиль, стрелок-радист Николай Ерофеев и инженер полка Владимир Круглев.
Тело Марины Расковой было кремировано, урна с прахом была с воинскими почестями захоронена 12 января в Кремлевской стене на Красной площади в Москве.
В Пролетарском районе Твери одна из улиц носит имя легендарной советской летчицы Марины Расковой.
