Марина Гаврилко родилась 23 июля 1913 года в Петербурге. Отец будущей актрисы, Всеволод Андреевич Гаврилко был художником, а мать, Екатерина Вацлавовна Вильямович, — актрисой. Родители разошлись, когда Марине было полтора года и до одиннадцати лет она жила у бабушки в Крыму.
В 1924 году отчим Марины отвёз её в Ленинград в детский дом, где она училась и жила до семнадцати лет. Во время учёбы в школе девочка занималась в детской художественной студии при Ленинградском ТЮЗе и закончила её в 1930 году.
В 1930—1932 годах актриса работала в Ленинградском Пролеткульте, а в 1932 году начала карьеру в Москве.
В 1933—1940 — в составе труппы Малого театра.
В кино начала сниматься в 1939 году.
С 1940 года работала на киностудии Мосфильм.
В 1942—1945 — актриса фронтовых театров.
В 1945—1946 — работа в Новом Театре.
В 1947—1948 годы работала в Театр-студия киноактёра.
В 1949—1952 годах руководила художественной самодеятельностью МВД СССР.
С 1949 участвовала также в дубляже иностранных фильмов.
В 1951—1961 работала по договорам в кино.
В 1961 году актриса вошла в штат Киностудии имени Горького, где работала до 1990 года.Скончалась 6 февраля 1994 года. Урна с прахом захоронена в колумбарии Донского кладбища Москвы.