Мариэтта Сергеевна Шагинян родилась 21 марта (2 апреля) 1888 года в Москве в интеллигентной мелкобуржуазной семье. Ее отец был врачом, приват-доцентом Московского университета. Мариэтта Шагинян получила отличное домашнее образование. Затем она продолжила обучение в частном пансионе, а потом в одной из лучших московских гимназий.
Мариэтта Шагинян начала печататься с 1903 года. Ее первый сборник стихотворений «Первые встречи» вышел в 1909 году. Ранние стихотворения имели религиозно-мистический характер с экзотическими и эротическими оттенками. Они выражали идеологию буржуазной интеллигенции периода реакции. Мариэтта Шагинян в своем раннем творчестве немного останавливалась на критике капитализма, но основой ее поэзии было идеалистически-религиозное мировоззрение.
В 1912 году Мариэтта Шагинян окончила историко-философский факультет Высших женских курсов. В этом же году она побывала в Санкт-Петербурге. Там Мариэтта сблизилась с Д. С. Мережковским и З. Н. Гиппиус. Она интересовалась философией символизма.
Затем Шагинян уехала учиться в Германию, вернувшись на родину во время войны. На ее творческое развитие существенно повлияла поэзия Гете. В 1913 году вышел сборник «Orientalia», который сделала ее известной.
С 1915 по 1918 год Мариэтта Шагинян жила в Ростове-на-Дону. Она работала преподавателем в консерватории, преподавала историю искусств и эстетику. В это время она сотрудничала с газетами «Приазовский край», «Кавказское слово» и «Баку», освещая там события художественной и литературной жизни страны. Работа в этих газетах сыграла большую роль в формировании Мариэтты Шагинян как писательницы.
В 1916 году она написала книгу «Своя судьба», посвященную критике таких качеств дореволюционной интеллигенции, как безволие, безличие, мелочный индивидуализм, неумение следовать своему слову. Способом оздоровления общества писательница считала религию, христианскую любовь.
Тем не менее Мариэтта Шагинян была в числе первых писателей, поддержавших революцию и обратившихся в сторону пролетариата.
В 1919 году Мариэтта организовала первую прядильно-ткацкую школу на Дону. Об этом она писала в очерке «Как я была инструктором ткацкого дела».
В 1922-1923 годах написала повесть «Перемена», которая была посвящена революционным событиям на Дону. В 1923-1925 годах опубликовала ряд агитационно-приключенческих повестей «Месс-Мэнд» под псевдонимом Джим Доллар.
В 1925 году Мариэтта Шагинян издала очерки «Фабрика Торнтон» и «Невская нитка», посвященные ленинградским текстильным фабрикам.
В 1928 году она опубликовала литературное произведение своеобразного жанра «роман-комплекс» под названием «Кик». В этом романе были объединены разнообразные жанры, «от поэмы до доклада».
В 1930-1931 годах Мариэтта Шагинян написала роман «Гидроцентраль», который стал итогом ее впечатлений от строительства гидростанции в Армении. Это произведение является образцом социалистического реализма.
В 1931 году вышел сборник «Советское Закавказье», в которую вошли статьи Мариэтты Шагинян о социалистическом строительстве.
В 1932 году она была награждена орденом Трудового Красного Знамени.
В эти годы Мариэтта Шагинян окончила Плановую академию Госплана, где изучала энергетику, минералогию и прядильно-ткацкое дело. Она работала инструктором по ткацкому делу, лектором, статистиком, историографом. Творчество Мариэтты Шагинян отличалось политической целеустремленностью, практическим жизненным опытом, знанием процессов социалистического строительства. Она постоянно училась, как теории, так и на практике.
Во время Великой Отечественной войны была на Урале в качестве корреспондента газеты «Правда». С 1942 года она являлась членом КПСС. В 1946 году Шагинян защитила диссертацию и получила степень доктора филологических наук. В 1950 году она была избрана членом-корреспондентом Академии наук Армянской ССР.
После войны Мариэтта продолжала писать путевые очерки о своих поездках. За книгу «Путешествие по Советской Армении», вышедшую в 1950 году, еще через год она была награждена Сталинской премией.
Также Мариэтта Шагинян занималась переводами. В частности перевела известный роман У. Коллинза «Лунный камень».
В литературной деятельности Шагинян особое место занимают ее романы-хроники о В. И. Ленине, за которые в 1972 году она получила Ленинскую премию. Это книги «Семья Ульяновых» и «Первая Всероссийская», над которыми она работала много лет. Она одной из первых приступила к написанию историко-биографических книг о Ленине. В результате длительное работы в архивах она обнаружила, что отец Ленина имел калмыцкие корни, а дед по матери был евреем. На тот момент эти материалы были компрометирующими и вызвали огромное недовольство Сталина. Но благодаря личному расположению Сталина к писательнице все ограничилось предупреждением. В 1936 году издание «Семья Ульяновых» было внесено в список запрещенных. Осуждалось и поведение Крупской, которая рассказывала Шагинян о жизни семьи Ульяновых «без ведома и согласия ЦК ВКП(б)».
В 1956 году вышло постановление ЦК КПСС «О порядке изданий произведений В. И. Ленина», которое отменило запрет на книгу «Семья Ульяновых», установленный в 1936 году.
Даже после семидесятилетия Шагинян оставалась активной и энергичной. Она могла даже перебить Хрущева, когда он выступал. В газетах Мариэтта Шагинян публиковала критичные статьи о промышленных проектах и их недостатках, после чего проектировщикам приходилось их исправлять.
В 1967 году она побывала в Италии на автомобильном заводе концерна ФИАТ. После этого опубликовала статью в газете «Известия» об организации производства в концерне.
В 1976 году Мариэтта Сергеевна получила звание Героя Социалистического Труда. Она была награждена орденом Ленина, а также золотой медалью «Серп и молот».
В последние годы жизни Шагинян не публиковала масштабных работ. Возраст и здоровье не позволяли ей много работать. Последние годы она провела в небольшой двухкомнатной квартире, расположенной на первом этаже обычного дома.
Мариэтта Сергеевна Шагинян скончалась 20 марта 1982 года за две недели до своего 94-летия. Она похоронена в Москве, на Армянском кладбище.