Η Μαίρη Σέλεϊ γεννήθηκε το 1797 στο Λονδίνο. Ήταν κόρη του φιλόσοφου και ριζοσπάστη πολιτικού συγγραφέα Ουίλιαμ Γκόντουιν και της συγγραφέως και διάσημης φεμινίστριας Μαίρης Γούλστενκραφτ. Η Μαίρη Σέλεϊ έχασε τη μητέρα της λίγες μέρες μετά τη γέννησή της, οπότε ο πατέρας της ανέλαβε την εκπαίδευση και την ανατροφή της.
Το 1814 η Μαίρη γνώρισε και ερωτεύτηκε τον ρομαντικό ποιητή Πέρσι Μπις Σέλεϊ. Παρότι ο Σέλεϊ ήταν παντρεμένος, η έφηβη Μαίρη έφυγε μαζί του στη Γαλλία, με αποτέλεσμα ο πατέρας της να την αποκηρύξει.
Το 1815 η Μαίρη και ο Πέρσι Σέλεϊ ταξίδεψαν στην Ευρώπη για έναν χρόνο. Αντιμετώπισαν πολλές οικονομικές δυσκολίες και έχασαν το νεογέννητο παιδί τους. Το 1816, ύστερα από την αυτοκτονία της Χάριετ, της πρώτης συζύγου του Σέλεϊ, η Μαίρη και ο Πέρσι παντρεύτηκαν με τη συγκατάθεση του πατέρα της. Το καλοκαίρι της ίδιας χρονιάς, κατά τη διάρκεια του ταξιδιού τους, φιλοξενήθηκαν στη βίλα του λόρδου Βύρωνα στις όχθες της λίμνης της Γενεύης στην Ελβετία. Εκεί ο λόρδος Βύρωνας τους κάλεσε σε έναν διαγωνισμό: Να γράψει ο καθένας τους από μια ιστορία τρόμου. Η Μαίρη άρχισε να δουλεύει μια ιδέα γύρω από έναν νεαρό φοιτητή ιατρικής που δίνει ζωή σε ένα τερατώδες δημιούργημά του. Ολοκλήρωσε το έργο της τον Μάιο του 1817 και την Πρωτοχρονιά του 1818 εκδόθηκε το μυθιστόρημα Φρανκενστάιν ή Ο σύγχρονος Προμηθέας από τον μικρό εκδοτικό οίκο Lackington, Hughes, Harding, Mavor & Jones. Το βιβλίο κυκλοφόρησε ανώνυμα σε 500 αντίτυπα και περιλάμβανε πρόλογο του Πέρσι Σέλεϊ. Παρά τις αρνητικές κριτικές, γνώρισε εμπορική επιτυχία. Έπειτα από τη θεατρική διασκευή του έργου, το 1822 κυκλοφόρησε η δεύτερη έκδοσή του, η οποία έφερε το όνομα της συγγραφέως. Το κείμενο είχε διορθωθεί από τον πατέρα της ή από κάποιον άγνωστο τυπογράφο. Στις 31 Οκτωβρίου του 1831 κυκλοφόρησε η τρίτη έκδοση που είναι ευρέως γνωστή μέχρι σήμερα, αναθεωρημένη και επιμελημένη από τη συγγραφέα.

Η Μαίρη και ο Πέρσι Σέλεϊ έζησαν στην Ιταλία από το 1818 ως τον θάνατο του Σέλεϊ το 1822, ο οποίος πνίγηκε, όταν ανατράπηκε το σκάφος του σε μια καταιγίδα. Η Μαίρη επέστρεψε στο Λονδίνο με το μοναδικό από τα τέσσερα παιδιά της που επέζησε, τον Πέρσι Φλόρενς. Συνέχισε να γράφει μυθιστορήματα, δοκίμια και μελέτες, ενώ επιμελήθηκε την πρώτη ανθολογία ποιημάτων του συζύγου της, το 1839. Πέθανε στο Λονδίνο τον Φεβρουάριο του 1851. Άλλα έργα της είναι: Ο τελευταίος άνθρωπος (1826), Πέρκιν Ουόρμπεκ (1830), Λοντόρ (1835), Φόκνερ (1837), Περιπλανήσεις στη Γερμανία και την Ιταλία (1844) και Ματίλντα (εκδόθηκε μετά τον θάνατό της, το 1859).