Shelton começou sua carreira como atriz em 1991, no filme Grand Canyon e a partir daí ingressa em vários outros filmes, como Nixon, a comédia romântica Trojan War, o aclamado Pleasantville, o suspense Valentine, os comediantes Never Been Kissed, Sugar & Spice, Bubble Boy, Just a Kiss e Uptown Girls, além do famoso filme de ação Sin City, dirigido por Robert Rodriguez. Em 2007, segundo o site brasileiro Terror 24 Horas, Marley foi eleita a melhor atriz coadjuvante pelo filme Planet Terror, também de Rodriguez, interpretando a misteriosa Doutora Dakota Block. Ao longo de sua carreira, Marley já atuou ao lado atores e artistas conceituados como Bruce Willis, Dakota Fanning, Milla Jovovich, Josh Brolin, Stacy Ferguson, Quentin Tarantino, Jake Gyllenhaal, Renée Zellweger, Chris O'Donnell e Mariah Carey entre inúmeros outros.

Em julho de 2001 casou-se com o produtor Beau Flynn e em 2002 ficou entre as 102 mulheres mais sexies do mundo, segunda a revista Stuff magazine's. Marley é filha do diretor Christopher Shelton e possui 1,68 metros de altura. No dia 8 de setembro de 2009 nasceu sua primeira filha, West, em Los Angeles, EUA.