Mary Shelley blev født i 1797 af belæste og meget frisindede forældre, feminist Mary Wollstonecraft og politisk filosof William Godwin, som i samtiden begge blev beundret i det intellektuelle miljø. Marys mor døde få dage efter datterens fødsel og efterlod sig udover den lille Mary en ældre datter fra et tidligere forhold til en amerikansk soldat. Efterfølgende giftede William Godwin sig med en kvinde, der i forvejen havde to børn fra et tidligere ægteskab, og Mary Shelley voksede på den måde op i en sammenbragt familie. Hun modtog ingen egentlig uddannelse, men hendes far lærte hende at læse, og hun havde fri adgang til hans omfattende bibliotek, ligesom hun også blev formet af at møde de mange forskellige intellektuelle, der kom i hjemmet.
I løbet af sin opvækst blev hun flere gange sendt til Skotland. Hvorfor er uklart, men det stimulerede hendes fantasi, forklarer hun i sit forord til ”Frankenstein”: ”Det var frihedens højborg og det dejlige område, hvor jeg upåagtet kunne være sammen med mine selvopfundne skabninger. (…) jeg lod mig ikke begrænse af min egen identitet og kunne befolke timerne med skabninger, som for mig i den alder var langt mere interessante end mine egne fornemmelser.”
Det var i farens intellektuelle omgangskreds, at hun mødte den unge digter Percy Bysshe Shelley, der i dag betragtes som en af de væsentligste engelske digtere i Romantikken. Da de mødte hinanden, var Percy allerede gift, og de måtte i første omgang flygte til Frankrig for at være sammen, indtil de i 1816 kunne gifte sig, efter at Shelleys første hustru havde begået selvmord.
Det var under et ferieophold i Schweiz hos den engelske digter Lord Byron i 1816, at Mary Shelley kom på historien om Frankenstein. I sit forord til romanen forklarer hun, at historien blev til i en konkurrence mellem vennerne om at forfatte den bedste gyserhistorie, og en aften blev hun inspireret af en samtale mellem Shelley og Byron om galvanisme. Efter at være blevet afvist af flere forlag – primært, fordi det var svært at sælge, at en ung 18-årig kvinde havde skrevet om noget så uhyrligt – antog et lille forlag manuskriptet mod, at Percy Shelley skrev et anonymt forord.
Percy Shelley druknede i 1822, og i 1823 udgav Mary Shelley ”Frankenstein” i en redigeret version under sit eget navn og med sit eget forord. Herefter tog hendes forfatterkarriere fart, og hun udgav både romaner, rejsebeskrivelser og noveller i tidens populære litteraturtidsskrifter som f.eks. The Keepsake. I sin samtid blev hun dog primært kendt for ”Frankenstein” samt for at udgive sin mands digte.
Mary Shelley døde af en hjernetumor i 1851.