Diplômée de l'Institut national agronomique Paris-Grignon et de l'école nationale du génie rural, des eaux et des forêts, Marion Zalay est également titulaire d'un Master of science in agricultural economics de l'Université d'Oxford.
Avant sa récente nomination, elle était, depuis 2009, directrice générale de l'Enseignement et de la Recherche au ministère de l'Alimentation, de l'Agriculture et de la Pêche. Marion Zalay est également membre du conseil d'administration de la Cirad (centre de recherche agronomique pour le développement), où elle représente le ministre de l'agriculture, de l'alimentation, et de la pêche, de la ruralité et de l'aménagement du territoire.