Née dans une famille de la petite bourgeoisie, ruinée par la Révolution. En 1801 sa mère décide de partir avec Marceline pour les Antilles. L'arrivé est terrible: elles trouvent l'émeute et une épidémie de fièvre jaune. La mère meurt quelques jours après. De retour à Douai en 1802, Marceline devient cantatrice et comédienne. En 1817, elle épouse le comédien Prosper Valmore, dont elle aura trois enfants. En 1819, elle publie son premier recueil de vers, Élégies, Marie et romances, que suivent Élégies et Poésies nouvelles (1825), Poésies (1830), Les Pleurs (1833), Pauvres fleurs (1839), Bouquets et prières (1843), et plusieurs recueils de contes et nouvelles en prose. Sainte-Beuve et Victor Hugo reconnaissent en elle un des grands poètes romantiques. Elle fut également l'amie de Madame de Réécamier.