A setze anys es traslladà a Barcelona, on, el 1974, entrà en contacte amb gent de la Nova Cançó i inicià la seva carrera professional. Es donà a conèixer ràpidament gràcies a la qualitat de la seva veu, amb un repertori heterogeni, marcat per un to feminista i pel compromís polític. Col·laborà en un espectacle musical i en el disc col·lectiu Llegendes de Catalunya (1975). El 1976 enregistrà el seu primer disc, Si volíeu escoltar, que aplega cançons populars amb textos actualitzats per M. Aurèlia Campmany i Joan Ollé. El seguiren Penyora (1978), que incloïa La gavina, el seu principal èxit, i Bruixes i maduixes (1980) —Disc Català de l’Any, el 1981—, amb cançons seves construïdes a partir de les arrels de la música popular. Posteriorment ha publicat Cos meu, recorda (1982), amb arranjaments d’A. Ros i Marbà, Barca del temps (1985), Rosa de foc (1988), Cinema blau (1990), Marina (1993) i Entre línies (1997), discos on barreja temes propis amb musicacions de Maria Mercè Marçal i altres poetes, adaptacions de cançons estrangeres i temes de diversos autors catalans. El 1996 enregistrà un primer disc en castellà, Ha llovido, al qual seguí Y rodará el mundo (2000).
El 2002 inicià una relectura de clàssics tradicionals catalans amb Cap al cel. El 2003 amplià el repertori amb el disc Marítim, en el qual inclogué versions d’Els segadors i de Rosó. Un tercer capítol de la recuperació de temes tradicionals el dedicà íntegrament a les nadales (Clàssics de Nadal, 2004), amb la composició pròpia Què serà Nadal. Posteriorment ha fet una incursió a la cançó en castellà amb Vistas al mar (2006). El 2007 enregistrà Clàssics catalans i, el 2008 publicà l’enregistrament en directe, en compacte i DVD, Gran Teatre del Liceu. Adaptà al català el repertori de Georges Moustaki, i el 2011 publicà el primer volum de Marina Rossell canta Moustaki, que inclogué un duet amb el cantautor francès, al qual seguí el segon volum, amb el mateix títol, el 2014, el mateix any que presentà Marina Rossell. Tribut a Moustaki, un àlbum resultat del concert en directe que celebrà al Teatre Grec de Barcelona el mateix 2014. L’any 2015 publicà Cançons de la resistència i, el 2021, 300 crits, disc basat en cançons de la resistència francesa. Entre altres guardons, el 1987 rebé la Creu de Sant Jordi i el 2018 el premi Liberpress “Joëlle Stinkess” per tota una trajectòria.