Londonban született, a feminista író, „A nők jogainak követelése” c. esszé szerzője, Mary Wollstonecraft, és a filozófus, és gótikus regényeket is író William Godwin lányaként. Szülei mindketten liberális-anarchista elveket vallottak. Ellenezték a házasságot, a kor normáihoz képest szabad szerelmi életéről hírhedt Wollstonecraft pl. – akinek már volt egy törvénytelen lánya, Fanny Imlay – „legalizált prostitúciónak” tartotta. Születendő gyermekükre való tekintettel azonban mégis hivatalossá tették kapcsolatukat, és reménykedtek egy boldog közös életben. Mary Wollstonecraft azonban tragikus módon, 38 évesen belehalt a szülésbe.

Godwin hamarosan új feleséget hozott a házhoz, akinek már voltak gyerekei, egyikük a Mary életében később is szerepet játszó Claire Clairmont. A feszültséggel teli otthonban Mary „Hamupipőkének” érezte magát, és lázadó fiatal lányként gyakran vonult ki anyja sírjához, egész napokat töltve ott olvasással. Anyját emlékiratain keresztül ismerte meg, ezeket William Godwin adta ki. Hatalmas botrányt kavartak, de annál nagyobb csodálatot váltottak ki a lányból. A filozófus, noha állítása szerint rajongott felesége írásaiért, a gyakorlatban nem osztotta a lányok nevelésére vonatkozó elveit. Mary Wollstonecraft például külön tankönyvet írt nagy gonddal Fanny számára, melyet Godwin semmibe vett. Mary azonban még így is kora szokásaihoz képest kiemelkedő oktatásban részesült.

Az életrajzi források nem csak rendkívül intelligens és művelt, de nagyon szép lányként is jellemzik Mary-t. 17 évesen szerelembe esett, anyja sírjánál titokban találkozgatott, majd Franciaországba szökött a már házas, de elválni a törvények miatt nem tudó (és a kapcsolatot feleségével továbbra is tartó) Percy Shelley angol költővel – Claire-t is magukkal vitték. Mary apja liberális, reformista gondolatainak megtestesülését látta a költőben, beleértve a házasságra mint elnyomó intézményre vontakozó elveket – melyekhez végül Mary nem tartotta magát. Noha először maga is szimpatizált a költő által aktívan gyakorolt „szabad szerelem” gondolatával, végül tőle távolinak bizonyult. Percy-nek, miközben már Mary-vel élt, fia született Harriettől, és viszonya volt Claire-rel is. Szerette volna, hogy Mary egy ismerősük, az először Harrietbe szerelmes, majd általa elutasított Thomas Jefferson Hogg szeretője legyen, de a nő Percy viselkedése ellenére nem kívánta a külső kapcsolatot, és csak barátok maradtak Hoggal – aki első gyermeke halála után is mellette állt (és aki később Percy Shelley életrajzírója lett).

1816 nyarát Byronnál töltötték a genfi tónál, a Diodati villában – az ekkori eseményeket Ken Russel Gótika, a Szellem éjszakája (Gothic) c. szürreális művészfilmje dolgozza fel. A rossz idő miatt a házban rekedtek, és német gótikus történeteket, ún. Märcheneket olvastak fel egymásnak. Mindezek hatására megfogant bennük egy „verseny” gondolata: elhatározták, hogy mindannyian írnak egy hasonló történetet. Végül csak Mary Frankensteinje készült el és jelent meg 1821-ben (Percy, Byron és a Byrontól teherbe esett Claire nem írtak ennek kapcsán semmit; a társaság ötödik tagja, Byron irodalmi babérokra törő orvosa, a megvetett, majd elűzött Dr. John Polidori később kiadta „A vámpír” c. novellát, bár eredetileg más témát eszelt ki ezen a hírhedt éjszakán.) 

A magára hagyott teremtmény gondolatát egyes források szerint egy (rém)álom; bizonyos interpretációk szerint pedig Mary Shelley saját élete, anyaként való tehetetlensége, magára hagyottsága, vélt inkompetenciája, és gyermeke halála miatti lelkiismerefurdalása inspirálta. A könyv első kiadásához Percy Shelley írt előszót, így a nőírók iránt előítélettel viseltető kritika sietve megragadta az alkalmat, hogy a művet neki tulajdonítsa. E rosszindulatú tévhit nyomokban még ma is felbukkan, valójában azonban semmi kétség afelől, hogy a művet Mary Shelley írta, és annak minden ötlete egyértelműen tőle származik.

William Godwin rossz hírbe keveredett lánya miatti dühét az otthon maradt Fanny-n vezette le, aki egyre eltávolodott családtagjaitól, majd Londonba szökött, ahonnan szándékára utaló levelet írt Shelley-nek, aki keresésére indult, de nem találta meg. A lány – nagy fájdalmat és lelkiismeretfurdalást okozva Mary és Percy Shelley-nek – 22 évesen öngyilkos lett. Ugyanebben az évben lett öngyilkos a költő felesége, Harriet is – akit Shelley annak idején, 16 éves lányként szintén megszöktetett, és akit később, boldogtalanságra hivatkozva, többször magára hagyott. Pár hétre rá Mary és Percy gyorsan összeházasodott, hogy megkapják a két gyermek felügyeleti jogát. Tervük, mivel Shelley ateista és a bíróság szerint „morálisan alkalmatlan” volt, meghiúsult, ugyanakkor a családi viszály elsimult: a Mary-t korábban kitagadó, anyagi nehézségekben nem segítő apja feleségével jelen volt az esküvőn.

A pár az együtt töltött évek alatt három saját gyermeket elveszített – kiskorukban betegségek vitték el őket – és csak a negyedik, egy fiú érte meg a felnőttkort. (Percy Florence a szülői örökség dacára nem vált íróvá, politika és jog iránt érdeklődött. Egész életében szorosan kötődött anyjához, aki a számtalan tragédia után belőle merített erőt.) Ezután Mary-nek még volt egy vetélése olaszországi tartózkodásuk alatt, amibe majdnem belehalt. Végül életben maradt, de soha nem szűnt meg gyászolni elvesztett gyermekeit. Ezután Percy szívesebben töltötte az időt Jane Williams nevű szeretőjével, mint depressziós, beteges feleségével. 1822. január elsején Percy Shelley Jane férjével együtt egy hajóút során vízbe fúlt. Mary-t lesújtotta a gyász, és hiába lett volna rá lehetősége, soha nem ment újra férjhez (noha egyes források írnak egy beteljesületlen vonzódásról egy radikális politikus iránt), az ajánlatokat azzal utasította vissza, hogy azt akarja, „Mary Shelley” legyen a sírkövére írva. Fia taníttatására a pénzt folyamatos írással kereste meg. 

1828-ban himlőn esett át, mely után örökre heges maradt at arca. Szépségét elvesztette, alkotókedvét azonban nem: további regényeket írt Perkin Warbeck, Lodore és Falkner címmel. Ezek közül a Lodore női szereplőkre összpontosít: Lord Lodore egy párbajban meghal, és a hátrahagyott családjáról, feleségéről és 2 lányáról  szól a regény, mely egyaránt szerepeltet konformista és lázadó karaktereket.

Élete utolsó bő évtizedét súlyos betegen töltötte, sokszor még írni sem tudott. Sok szenvedés után végül 53 évesen agytumorban meghalt. 

A 70-es évekig csak Percy Shelley költői hagyatákának gondozójaként, illetve a (magyarul Göncz Árpád fordításában megjelent) Frankenstein szerzőjeként tartották számon  – a feminista kutatás adott róla mint íróról teljesebb képet. További regényei pl. az árva lányt a középpontba állíró Falkner, a Valperga c. történelmi regény, és Az utolsó ember c. apokaliptikus vízió (melyből a Galaktikában jelentek meg részletek - illetve 2004-ben önálló, kétkötetes magyar kiadásban is megjelent, Gálvölgyi Judit fordításában!). Novellái közül antológiákban gyakran szerepel “A halandó halhatatlan meséje”.