Marshall fick sin utbildning vid skolan i Polmont och vid universitetet i Glasgow. Under barndomen var hon en tid sjuk och sängliggande och hon läste under tiden Charles Darwins böcker. Senare hade hon ett akvarium och hon samlade vildblommor som hon torkade. Under tiden i Glasgow studerade Marshall fysiologi, zoologi och botanik. Efter två år som biologisk assistent var hon aktiv vid en marinbiologisk station på Great Cumbrae Island. Sedan undersökte hon med oceanografen Andrew Picken Orr havet i en undervattensfarkost. Marshall specialiserade sig på kräftdjurssläktet Calanus.[1]