В 1955 году окончила Музыкальное училище имени Чайковского в Свердловске, в 1957 году - Государственное училище циркового искусства.
У Марины Полбенцевой было два профессиональных образования - музыкальное и цирковое по специальности "клоунесса". Она даже работала на арене цирка в жанре музыкальной эксцентрики. Яркая, обаятельная, стремительная, она пользовалась неизменным успехом, где бы не выступала, где бы не появлялась.
С 1957-1958 г.г. - актриса Московского цирка на Цветном бульваре. С 1959-1968 г.г. - в Московском театре миниатюр под руководством В.Полякова, с 1968-1974 г.г.- в Московском мюзик-холле.
Лучшие годы в творчестве Полбенцевой прошли в Московском мюзик-холле, а потом в Москонцерте. Она была единственной актрисой, умевшей играть на 7 музыкальных инструментах, включая саксофон и банджо. В то же время Марина Ивановна появилась и на киноэкране.
Самой яркой её работой стала девица Авдотья Лыткина - любовница графа Кутайсова в "Крепостной актрисе". А вскоре Полбенцева появилась на экране рядом с Фаиной Раневской - они исполнили главные роли в картине "Сегодня новый аттракцион", где Полбенцевой пришлось все трюки без дублёров - и "укрощать" тигров и гарцевать на лошадях.
С 1974 по 1977 г.г. работала в Государственном эстрадном оркестре под руководством Леонида Утёсова.
Четыре года актриса провела рядом с Леонидом Утёсовым. Пела и играла на нескольких музыкальных инструментах. Специально для неё был написан номер "Молодость Утёсова", в котором Марина Ивановна пела его песни разных лет и разных жанров.
С 1977 года - актриса "Москонцерта".
Среди заметных работ актрисы: Вава («Черёмушки»), жена учёного («Каин XVIII»), стюардесса («Два воскресенья»), Мотря («Шельменко-денщик»), Марина («Долгая, счастливая жизнь»), Нюра («Автомобиль, скрипка и собака Клякса»), Лида («У самого синего моря»). В кино играла острохарактерные роли, обладала ярким комическим дарованием.
Последним появлением Марины Полбенцевой на экранах стала реклама майонеза «Кальве», где в дуэте с Владимиром Стержаковым они изображали повара Вовочку и его Маму.
Марина Полбенцева ушла из жизни 29 июля 2000 года. Похоронена на Митинском кладбище в Москве.