Анна Марли (урождённая Анна Юрьевна Бетулинская) родилась в русской дворянской семье в Петрограде в дни Октябрьской революции. Её отец принадлежал к аристократическому роду, в котором также значились Михаил Лермонтов, Николай Бердяев и Пётр Столыпин. Её мать Мария Михайловна Бетулинская (урождённая Алфераки), ведущая своё происхождение из рода Алфераки, греческо-русской дворянской семьи, жившей в Таганроге, во Дворце Алфераки. Юрий Бетулинский был арестован и расстрелян, когда Анне не было и года. Оставшиеся члены семьи: Мария Михайловна Бетулинская, с няней и двумя дочерьми, были вынуждены покинуть Россию, перебравшись через финскую границу и через некоторое время оказавшись в Ментоне, Франция.
Юная Анна Марли стала артисткой балета в Монте-Карло. В то же время она брала уроки у русского композитора Сергея Прокофьева. В возрасте 17 лет она начала выступать со своими произведениями в парижском кабаре «Шехерезада», тогда же она взяла себе псевдоним «Марли», случайно выбранный ею из телефонной книги, так как фамилия «Бетулинская» слишком труднопроизносима для французов. В 1937 году в Париже, на конкурсе красоты «Мисс Россия», членами жюри которого были Серж Лифарь, В. И. Немирович-Данченко, К. А. Коровин, Н. А. Тэффи, Анна была названа первой красавицей зарубежной России и получила титул «Вице-мисс России».
После оккупации Франции нацистами в 1940 году Марли вместе со своим мужем-голландцем отправляется в Лондон. В 1943 году видный деятель французского Сопротивления Эмманюэль д’Астье де Ла Вижери (Emmanuel d’Astier de La Vigerie) во время своего визита в Лондон услышал «Песню партизан» в исполнении Анны Марли на русском языке. Он попросил писателей Жозефа Кесселя и его племянника Мориса Дрюона, которые приехали вместе с ним, сочинить французский текст песни. «Песня партизан» стала гимном французского Сопротивления как в самой Франции, так и в Британии. Однако лавры за написание песни достались Кесселю и Дрюону, авторство оригинального текста было признано за Марли лишь спустя несколько лет.
К концу войны Марли присоединилась к Entertainments National Service Association, она исполняла свои песни перед солдатами союзников по всей Англии. Марли развелась с мужем и вскоре вышла замуж за русского эмигранта Юрия Смирнова, с которым познакомилась в Южной Америке, потом они перебрались в США и в конце концов, получили американское гражданство.
В знак признания значения «Песни партизан», в 1985 году, во время празднования 40-й годовщины освобождения Франции Марли была награждена Орденом Почётного легиона.
Помимо «Песни партизан», Анна Марли — автор более 300 песен, в числе которых «Песня на три такта» (Une chanson a trois temps), исполненная Эдит Пиаф, «Исповедь партизана» (La Complainte du partisan), которую пели, в частности, Джоан Баез и Леонард Коэн.