Née le 29 novembre 1951 à Neuilly-sur-Seine, Tonie Marshall est la fille de l'actrice française Micheline Presle et de l'acteur, réalisateur et producteur américain William Marshall .
Après avoir suivi des cours de danse durant son enfance, elle s'est intéressée au septième art en jouant sous la direction de Jacques Demy en 1972, dans L'Événement le plus important depuis que l'homme a marché sur la Lune .
Devant la caméra, on l'avait récemment vue dans le long-métrage signé Frédéric Sojcher en 2011, HH, Hitler à Hollywood .
Très investie dans le milieu du cinéma, Tonie Marshall faisait partie du collectif 50/50 qui œuvre pour une meilleure égalité et diversité dans l'industrie du septième art.