Marianella Bargilli inizia il suo percorso di studi teatrali con il Teatro Danza mettendo in scena numerosi spettacoli di strada, intensificando lo studio del movimento del corpo e l'esperienza con un pubblico popolare.
Dal 2000 al 2002 frequenta per due anni il teatro Blu di Roma studiando con Beatrice Bracco il metodo Stanislavskij e partecipando a stages con maestri come: Michael Margotta, Marylin Freed, docenti dell'Actor's Studio di New York, con Nikolaj Karpov, direttore dell'istituto della biomeccanica al Gitis (Istituto teatrale di Mosca), con Steven Berkoff e con Augusto Omulù, danzatore ed attore dell'Odin Theatret.

Nel 1999 ottiene la parte dell' Amazzone nel film Hannibal di Ridley Scott.

Nel 2004 debutta nella prosa italiana interpretando Eliza Doolittle ne Il Pigmalione di George Bernard Shaw per la regia di Roberto Guicciardini, ottenendo una candidatura come migliore attrice emergente ai Premi Olimpici, Oscar del teatro e vince il Premio Chianciano Terme.

Contemporaneamente si cimenta come aiuto regista degli spettacoli Ragazze sole con qualche esperienza di Enzo Moscato ed Emigranti di Slavomir Mrozek per la regia di Geppy Gleijeses.
Successivamente interpreta Adele Selciano in Io l'erede di Eduardo de Filippo, per la regia di Andrée Ruth Shammah, Suor AgostiNA nell'omonima opera di Rodolfo Chirico, per la regia di Roberto Guicciardini, Afrodite e Maria di Magdala in Visioni di Gesù con Afrodite di Giuliano Scabia e Margot Wendice in Delitto perfetto di Fredrick Knott entrambi per la regia di Geppy Gleijeses.

E’ la dea Follia in Eracle durante XLIII Ciclo di Rappresentazioni Classiche di Siracusa per la regia di Luca De Fusco.

Dal 2009 interpreta la moderna cantastorie nel monologo Alé Calais di Osvaldo Guerrieri per la regia di Emanuela Giordano. Dopo due stagioni di tournée in Italia è andato in scena in lingua francese a Calais nel Théâtre Municipal nel 2010 e dal 7 al 17 settembre 2011 a Parigi al Théâtre Mouffetard.

È stata Silia Gala ne Il giuoco delle Parti di Luigi Pirandello per la regia di Egisto Marcucci ed Elisabetta Courir. Veste il ruolo della protagonista in La stanza delle donne di Slavenka Drakulic per la regia di Luciano Melchionna nella rassegna “I solisti del teatro” XVIII edizione ai Giardini della Filarmonica di Roma

Nel 2011 è l’interprete della mise en espace del Il Priapeo dei Gamberi di Christian Siméon per il progetto Face à Face, ed è Elena nell’Elena di Euripide per la regia di Alvaro Piccardi durante l’XI ciclo di spettacoli classici al “Festival Teatro dei due Mari” di Tindari. Nel luglio 2011 vince il premio “Perle del Tirreno” come personaggio femminile dell’anno per il teatro. Dal 2011 al 2013 continua il suo percorso nel teatro partenopeo interpretando Amalia Sciosciammocca ne Lo Scarfalietto e Luisella in Miseria e nobiltà, entrambi di Eduardo Scarpetta e Fanny nell’inedito A Santa Lucia di Raffaele Viviani. E’ stata Julie Mercadet in L’affarista di Honorè de Balzac per la regia di Antonio Calenda.

Nel 2013/2014 veste i panni maschili di Algernon ne L’importanza di chiamarsi Ernesto di Oscar Wilde per la regia di Geppy Gleijeses e riceve la nomination come migliore attrice protagonista al Premio giovani “Vincenzo Cerami”.
Nelle stagioni 2014/2015/2016 è stata la signora Perella in L’uomo, la bestia e la virtù di Luigi Pirandello con la regia di Giuseppe Dipasquale.
Dal 2015 è Rosaura ne Il Bugiardo di Goldoni per la regia di Alfredo Arias che ha debuttato in prima nazionale a giugno 2015 al Napoli Teatro Festival.
Nel 2016/2017 sarà Teresa in Luci della ribalta di Charlie Chaplin per la regia di Giuseppe Emiliani.
Nell’agosto del 2017 partecipa al Festival di Borgio Verezzi, nel ruolo di Sofia, con lo spettacolo La cena delle belve di Vahè Katchà per la regia Julien Sibre.
Nel 2018 interpreta Margherita Gautier in La Signora delle Camelie di Alexander Dumas fils per la regia di Matteo Tarasco, con Ruben Rigillo, Silvia Siravo e Carlo Greco che sarà in tournée nel 2018 e 2019.

Nel settembre 2018 è stata in scena ai Giardini di Castel Sant’Angelo, nell’ambito dell’Estate romana 2018, nel ruolo di Alberta, con lo spettacolo Refugees... voi come noi ideato e diretto da Ugo Bentivegna. Nell’estate 2019 lo spettacolo diventa “Refugees... IL RESPIRO DEI MIGRANTI – Salina Opera Paese” nell’ambito della XIV edizione del SalinaDocFest e nell’estate 2020 lo spettacolo riprende per tre repliche in Sicilia.
Nel gennaio del 2021 interpreta Dida, Diamante, Anna e Rosa nell’allestimento dello spettacolo Uno, nessuno e centomila di Luigi Pirandello per la regia di Antonello Capodici. Nel febbraio 2021 è Caterina Leher nell’ allestimento dello spettacolo La governante di Vitaliano Brancati per la regia di Guglielmo Ferro.
Nell’aprile 2021 partecipa alla pubblicità Snaitech.
Nel maggio 2021 partecipa al film “Tramonto a Nord Ovest” di Luisa Porrino nella parte di Marilena.
Nel luglio 2021 partecipa al Campania Teatro Festival con lo spettacolo “Una stanza tutta per sé” di Virginia Woolf, per la regia Alessio Pizzech.

In televisione conduce due trasmissioni per il canale satellitare Sky-Leonardo "Style" e "Notturno" ed è ideatrice e protagonista del programma "Tournée", primo reality-documentario sul teatro che segue la tournée de Il Pigmalione dai provini all'ultima recita. Il programma è stato promosso Trasmissione culturale del satellite nella stagione televisiva 2004-2005.
Nel 2013 partecipa alla fiction La Narcotici 2 - Sfida al cielo per la regia di Michele Soavi, nel ruolo di Ada Carrocci in onda su Rai 1.
Nel 2014 partecipa alla fiction Baciato dal sole per la regia di Antonello Grimaldi nel ruolo di Donata in onda su Rai 1.
La sua passione per il teatro la ispira nell'ideazione e la direzione artistica di "Ponza in Festival 2008” manifestazione di teatro, musica e danza.
Dal 2009 si occupa dell’ottimizzazione artistica e organizzativa del Teatro Quirino-Vittorio Gassman e dal 2010, nello stesso teatro, è stata ideatrice e direttore artistico della rassegna “Autogestito”.