Figlia del filosofo William Godwin e di Mary Wollstonecraft, autrice della prima dichiarazione dei diritti delle donne e che muore poco dopo aver dato alla luce la figlia. Mary viene perciò cresciuta dal padre.
A 16 anni conosce Percy B. Shelley, già sposato, e a 17 anni fugge con lui in Svizzera. Si sposano e hanno tre figli di cui solo uno sopravvie. Il romanzo più famoso di Mary Shelley è Frankenstein, scritto tra il 1816 e il 1817 in Svizzera e deriva dalla proposta di Byron di scrivere ognuno (insieme a Percy e il medico di Byron) un racconto dell'orrore.
Nel 1818 i coniugi Shelley si trasferiscono in Italia. Qui Mary scrive Mathilda (1819-1820).
Nel 1822 il marito muore e lei ritorna in Inghilterra con il loro unico figlio.