ベネズエラの豪奢な家庭に生まれ、両親の旅について行き、上流社会の夜会にも参加した幼少期を過ごす。 1949年にパリのボザール美術学校で学んだ後、1950年にニューヨークへ移り、芸術学生同盟に短期間参加し、その後、ビート世代のグリニッジ・ビレッジにあるハンス・ホフマン校に長期間（1951-1954年）在籍した。 彼女の初期は、戦後のアメリカで主流であった抽象表現主義に彩られていた。 しかし、彼女の作品のルーツは、師であるホフマンと彼の「プッシュ・アンド・プル」色彩理論（色彩の関連性の間の引力または斥力に基づく）に最もよく現れている。 しかし、この若い女性は絵画よりも彫刻を好み、作品に色をつけることを選んだものの、素材、特に木、後には石膏、オブジェ、電気を使った制作方法は、いかなる形式的遺産からも距離を置いたままだった。
1960年代後半までに、彼女のスタイルと評判は確立された。 アンディ・ウォーホルの実験映画『キス』（1963年）への出演は、彼女のポップ・アートへの関わりを不滅のものにした。 雑誌での「パーティ・ガール」としての評判や、マリソルという名前の由来（「海と太陽」）は、彼女をアイコンとして定着させるのに役立った。 しかし、1958年からニューヨークのカステリ画廊で、1962年からは有名なステイブル画廊で発表し、高い評価を得て有名になり、さらにヴェネチア・ビエンナーレで発表した作品は、社会風刺の要素を強く含んでおり、ポップアートの中でも際立っている。 シンプルで硬質な形状の人物像の大群は、平面と立体の要素を斬新な方法で結びつけている。 主に長方形のブロックに、足や顔の多い頭など少数の身体部分のみを削り出し（《女と犬》1964年）、人物のさまざまな横顔（顔、横顔、背中）を描き込む。 中世の円柱像やアメリカ先住民のトーテム、ホフマンの理論を彷彿とさせるこの平面的な正面性を、わずかなパーツが切り抜け、接着、塗装、彫刻された頭部、そして時には手だけが、生気のない仮面が隣同士に並び、孤独に表現されているのです。 このように、まるで解剖されたかのようにブロックから抽出されたこれらの要素（手、胸、頭）は、鉛、バッグ、写真、『女と犬』の犬の剥製など、作家が見つけた、あるいは作った既製品のような他の物体を強調するのである。
また、石膏製の人工乳房を用いることでも知られ、1960年代のアメリカ社会を痛烈に批判する作品では、女性や伝統的家族のあり方（《家族》1962）、消費社会、そしてアンディ・ウォーホルのように世界の指導者や著名人のポートレート（1962-1963）を繰り返し制作している。 1970年代に入ると、マリソルは彫刻の古くからの祝祭的な機能に回帰し、芸術の師匠や1980年代のアメリカ史の主要人物にオマージュを捧げるようになる。 シャルル・ド・ゴール大統領（1967年）、ルイーズ・ネヴェルソン*、ジョン・ウェイン、マーク・トウェイン、エリザベス女王といった特定の人物を描いたものに加え、彼女自身の肖像も複数かつ特異に彫られた。劇的に自分と食事をし（《ディナー・デート》1963）、自分と結婚し（《ウェディング》1962-1963）、14人の替え玉と夜を過ごす（《パーティー》1965-1966）。 また、彼女の顔は、しなやかな魚の体に描かれている（「フィッシュ」シリーズ、1970年代）。 1982年に発表した《最後の晩餐》は、石造りのキリストと木造の使徒を見つめる座った作家の壮大な作品である。 彼女の彫刻は、今や時代遅れとなった社会の完全かつ特異な再構築を構成していると言える。