Отец Тротты — художник Альфред Ролофф, ее мать Элизабет фон Тротта родом из Москвы. После войны переезжает с матерью в Дюссельдорф. После окончания средней школы два года посещает коммерческое училище и некоторое время работает в бюро. Затем отправляется в Париж и снимается в нескольких короткометражных фильмах.
В начале 1960-х годов возвращается в Дюссельдорф, продолжает своё образование, начинает изучать искусство, затем — германистику и романистику в Мюнхене и Париже. Параллельно посещает в Мюнхене актерскую школу. В 1964 актриса театра в Динкельсбюле.
С 1964 по1969 г.г. была замужем за редактором Юргеном Мёллером, от которого она родила сына Феликса. Четыре года длилась ее семейная жизнь, а потом она получила приглашение сняться в фильме режиссера Густава Эмка «Поиграй с птичкой». Она была счастлива, но муж остался недоволен ее кинематографической деятельностью. Они решили расстаться. Суд постановил отдать сына на воспитание в семью мужа. Шесть лет она боролась за право соединиться с собственным ребенком. Лишь в 1975 году судебные власти признали за ней это право.
С 1967 года снимается в кино и на телевидении, прежде всего в фильмах Фолькера Шлёндорфа, Райнера Вернера Фассбиндера и Герберта Ахтернбуша. С 1970 года принимает участие в написании сценариев фильмов Шлёндорфа, и с 1971 по 1991 г.г. была его женой.
В 1975 году наряду со Шлёндорфом выступает в качестве сорежиссера фильма «Поруганная честь Катарины Блюм», сценарий которого они вместе написали по одноименной повести Генриха Бёлля.
С 1977 года фон Тротта самостоятельно занимается режиссурой. В 1977 году сняла свой первый фильм «Второе пробуждение Кристины Клагес». Картина получила премию Берлинского кинофестиваля. Лента «Свинцовые времена» -- история о сестрах-террористках, лидерах студенческого движения конца 60-х принесла фон Тротте в 1981 году приз «Золотой Лев» Венецианского кинофестиваля. Фон Тротта пробовала себя и на театральных подмостках, поставив в 1997 оперу Альтана Берга «Лулу», снимала телевизионные фильмы.
Более двадцати ролей исполнила Тротта за десять лет работы в кино, как правило, отдавая предпочтение образам женщин, осознавших необходимость обретения собственного места в жизни, стремящихся к реализации собственного идеала, вовлеченных в борьбу за общественную справедливость.
В 2001 году Маргарете фон Тротта возглавила жюри XXIII Московского международного кинофестиваля. Живет в Париже. Является активным членом СДПГ.