Мариса Пьеранджели родилась 19 июня 1932 года в итальянском городе Кальяри в провинции Сардиния. Её сестра-близнец Пьер Анджели (Анна Мария Пьеранджели) также была киноактрисой. Успех к ней пришёл в 1955 году после роли в фильме «Татуированная роза». Роль Розы, дочери персонажа Анны Маньяни, которую в этом фильме первоначально должна была сыграть её сестра, принесла Марисе Паван номинацию на «Оскар» и премию «Золотой глобус» за лучшую женскую роль второго плана.
В дальнейшем Мариса Паван снялась в таких фильмах, как «Человек в сером фланелевом костюме» (1956), «Это случилось в полночь» (1957) и «Джон Пол Джонс» (1959).
В 1956 году Мариса Паван вышла замуж за французского актёра Жана-Пьера Омона, от которого родила двоих сыновей. Она также стала мачехой дочери Омона, актрисы Тины Омон. Позже они развелись, но вскоре опять вступили в брак и были вместе до его смерти в 2001 году.