Мариса Томей родилась 4 декабря 1964 года в Нью-Йорке, в США. Ее мать, Патриция Эдди, была учителем английского языка, отец, Гари Томей, работал общественным адвокатом. У нее есть младший брат, Адам, также стал актером.

В 1982-ом году Мариса окончила среднюю школу и поступила в Бостонский Университет. Позднее она перевелась в Нью-Йоркский Университет, но бросила его в 1983-ем году, поскольку была приглашена на роль в телесериал «Как вращается мир».

В 1987-ом году она перешла сниматься в комедийный телесериал «Другой мир».

В 1991-ом году Мариса Томей получила серьезную роль в кино. Это был знаменитый фильм Джона Лэндиса «Оскар» с участием Сильвестра Сталлоне и Орнелы Мути. Именно с этого фильма началась актерская карьера Мариса Томей в кино.

В 1992 году актриса снялась в фильме «Мой кузен Винни», который принес ей первую номинацию на премию «Оскар» и победу в категории «Лучшая женская роль второго плана» - и еще несколько номинаций на другие премии. После этого актриса стала весьма востребованной. Среди ее работ - роли в таких картинах, как «Равноденствие» (1992), «Чаплин» (1992), «Дикое сердце» (1993), «Только ты» (1994), «Четыре комнаты» (1995).

В 1996-ом году Мариса Томей снялась в фильме «Отцепись от звезд», за роль в котором была номинирована на премию Гильдии киноактеров. После - она сыграла несколько успешных ролей. Самыми запоминающимися из них стали роли в фильме «Чего хотят женщины» (2000), с Мэлом Гибсоном и Хелен Хант в главных ролях, и в фильме «В спальне» (2001), за роль в котором Томей была второй раз номинирована на премию «Оскар», а также получила номинации на «Золотой Глобус» и Гильдии киноактеров США.

Позже - актриса сыграла несколько ролей в Бродвейских театральных постановках, не переставая при этом сниматься в кино. Наиболее известными из ее киноработ в тот период времени оказались роли в фильмах «Управление гневом» (2003), «Красавчик Алфи или Чего хотят мужчины» (2004), «Реальные кабаны» (2007), «Игры дьявола» (2007) и «Рестлер» (2008). За роль в последнем Мариса в очередной раз номинировалась на премии «Оскар» и «Золотой глобус», а также впервые была представлена к награде Британской киноакадемии в категории «Лучшая женская роль второго плана».

В 2010 году Мариса вместе с Джоном Си Райли и Джона Хиллом снялась в драме «Сайрус».

В 2011 году с участием Томей вышло три весьма успешные картины - «Линкольн для адвоката» с Мэттью МакКонахи в главной роли, «Эта дурацкая любовь» со Стивом Кареллом, Райаном Гослингом, Джулианной Мур и Эммой Стоун, а также «Мартовские иды», в котором актриса снялась с Джорджем Клуни, Филипом Сеймуром Хоффманом и тем же Райаном Гослингом.

В 2012 году Мариса снялась в семейной комедии «Родительский беспредел», а также исполнила главную роль в триллере «Пленница».

В 2014 году Мариса Томей появилась в главной роли в трех независимых картинах - «Любовь – странная штука», «Почему сейчас?!» и «Исправленный вариант».

В 2015 году с участием Марисы состоялись премьеры картин «Жизнь робота» и «Девушка без комплексов». Также в 2015 году Мариса получила роль тети Мэй в новой экранизации «Человека паука», премьера которой назначена на 2017 год.