Родилась 26 сентября (8 октября) 1892, в московской семье. Отец - И. В. Цветаев - профессор-искусствовед, основатель Московского музея изобразительных искусств имени А. С. Пушкина, мать - М. А. Мейн (умерла в 1906), пианистка, ученица А. Г. Рубинштейна, дед сводных сестры и брата - историк Д. И. Иловайский. В детстве из-за болезни матери (чахотка) Цветаева подолгу жила в Италии, Швейцарии, Германии; перерывы в гимназическом образовании восполнялись учебой в пансионах в Лозанне и Фрейбурге. Свободно владела французским и немецким языками. В 1909 слушала курс французской литературы в Сорбонне.

Начало литературной деятельности Цветаевой связано с кругом московских символистов; она знакомится с В. Я. Брюсовым, оказавшим значительное влияние на её раннюю поэзию, с поэтом Эллисом (Л. Л. Кобылинским), участвует в деятельности кружков и студий при издательстве "Мусагет". Не менее существенное воздействие оказали поэтический и художественный мир дома М. А. Волошина в Крыму (Цветаева гостила в Коктебеле в 1911, 1913, 1915, 1917). В двух первых книгах стихов "Вечерний альбом" (1910), "Волшебный фонарь" (1912) и поэме "Чародей" (1914) тщательным описанием домашнего быта (детской, "залы", зеркал и портретов), прогулок на бульваре, чтения, занятий музыкой, отношений с матерью и сестрой имитируется дневник гимназистки (исповедальность, дневниковая направленность акцентируется посвящением "Вечернего альбома" памяти Марии Башкирцевой), которая в этой атмосфере "детской" сентиментальной сказки взрослеет и приобщается к поэтическому. В поэме "На красном коне" (1921) история становления поэта обретает формы романтической сказочной баллады.

В следующих книгах "Версты" (1921-22) и "Ремесло" (1923), обнаруживающих творческую зрелость Цветаевой, сохраняется ориентация на дневник и сказку, но уже преображающуюся в часть индивидуального поэтического мифа. В центре циклов стихов, обращенных к поэтам-современникам А. А. Блоку, С. Парнок, А. А. Ахматовой, посвященных историческим лицам или литературным героям - Марине Мнишек, Дон Жуану и др., - романтическая личность, которая не может быть понята современниками и потомками, но и не ищет примитивного понимания, обывательского сочувствия. Цветаева, до определенной степени идентифицируя себя со своими героями, наделяет их возможностью жизни за пределами реальных пространств и времен, трагизм их земного существования компенсируется принадлежностью к высшему миру души, любви, поэзии.

Характерные для лирики Цветаевой романтические мотивы отверженности, бездомности, сочувствия гонимым подкрепляются реальными обстоятельствами жизни поэтессы. В 1918-22 вместе с малолетними детьми она находится в революционной Москве, в то время как ее муж С. Я. Эфрон сражается в белой армии (стихи 1917-21, полные сочувствия белому движению, составили цикл "Лебединый стан"). С 1922 начинается эмигрантское существование Цветаевой (кратковременное пребывание в Берлине, три года в Праге, с 1925 - Париж), отмеченное постоянной нехваткой денег, бытовой неустроенностью, непростыми отношениями с русской эмиграцией, возрастающей враждебностью критики. Лучшим поэтическим произведениям эмигрантского периода (последний прижизненный сборник стихов "После России" 1922-1925, 1928; "Поэма горы", "Поэма конца", обе 1926; лирическая сатира "Крысолов", 1925-26; трагедии на античные сюжеты "Ариадна", 1927, опубликована под названием "Тезей", и "Федра", 1928; последний поэтический цикл "Стихи к Чехии", 1938-39, при жизни не публиковался и др.) присущи философская глубина, психологическая точность, экспрессивность стиля.

31 августа 1941 покончила жизнь самоубийством.