Украшенное романтическими рассказами знакомство Мнишек с Лжедмитрием произошло около 1604 г., и тогда же последний, после своей известной исповеди, был помолвлен с нею. Быть женой неизвестного и некрасивого бывшего холопа Марина согласилась из-за желания стать царицей и под влиянием уговоров католического духовенства, избравшего её своим орудием для проведения католичества в Царство Русское. При помолвке ей были обещаны самозванцем, кроме денег и бриллиантов, Новгород и Псков и предоставлено право исповедовать католичество и выйти за другого в случае неудачи Лжедимитрия.
В ноябре 1605 года состоялось обручение Марины с Лжедмитрием, которого представлял дьяк Власьев (обручение per procura, "через представителя", или "в лице представителя"), а 3 мая 1606 года она с большой пышностью, сопровождаемая отцом и многочисленной свитой, въехала в Москву. Через пять дней состоялось венчание и коронование Марины. Как русская царица она получила имя Мария Юрьевна . Ровно неделю царствовала в Москве новая царица. После смерти мужа начинается для неё бурная и полная лишений жизнь, во время которой она показала много твёрдости характера и находчивости. Не убитая во время резни 17 мая только потому, что не была узнана, а затем защищена боярами, она была отправлена к отцу.
В августе 1606 года Василий Шуйский поселил всех Мнишеков в Ярославле, где они прожили до июля 1608 г. В состоявшемся тогда перемирии России с Польшей было, между прочим, постановлено отправить Марину на родину, с тем, чтобы она не называлась московской царицей. На пути она была перехвачена Зборовским и доставлена в Тушинский лагерь. Несмотря на отвращение к Лжедмитрию II (Тушинскому вору), Марина тайно обвенчалась с ним (5 сентября 1608) в отряде Сапеги и прожила в Тушине более года. Плохо жилось ей с новым мужем, как видно из её писем к Сигизмунду и папе, но стало ещё хуже с его бегством (27 декабря 1609) из Тушина. Боясь быть убитой, она в гусарском платье, с одной служанкой и несколькими сотнями донских казаков, бежала (февр. 1610 г.) в Дмитров к Сапеге, а оттуда, когда город был взят русскими, в Калугу, к Тушинскому вору.
Через несколько месяцев, после победы Жолкевского над русскими войсками, она является с мужем под Москвой, в Коломне, а по низвержении Шуйского ведёт переговоры с Сигизмундом о помощи, для занятия Москвы. Между тем москвичи присягнули Владиславу Сигизмундовичу, и Марине было предложено отказаться от Москвы и ограничиться Самбором или Гродно. Последовал гордый отказ, и с ним прибавилась новая опасность — быть захваченной поляками. Поселившись в Калуге с мужем и новым защитником, Заруцким, она прожила здесь до начала 1611 г., уже под покровительством одного Заруцкого (Тушинский вор был убит в декабре 1610 г.) и с сыном Иваном («Ворёнок»), называвшимся Дмитриевичем.
До июня 1612 г. она находилась под Москвой, преимущественно в Коломне, где был и Заруцкий. После умерщвления Ляпунова она заставила Заруцкого и Трубецкого объявить её сына наследником престола и вместе с Заруцким подослала убийц к Пожарскому, когда отпал от неё Трубецкой. Подступившее к Москве земское ополчение заставило Марину бежать сначала в Рязанскую землю, потом в Астрахань, наконец вверх по Яику (Уралу). У Медвежьего острова она была настигнута московскими стрельцами и, скованная, вместе с сыном, доставлена в Москву (июль 1614 г.).
Здесь трёхлетний её сын был повешен, а она, по сообщениям русских послов польскому правительству, «умерла с тоски по своей воле»; по другим источникам, она повешена или утоплена. Перед смертью прокляла род Романовых, предсказав, что ни один из Романовых никогда не умрёт своей смертью и что убийства будут продолжаться, пока все Романовы не погибнут. Кроме того, существует версия, что Марина Мнишек была заточена в Круглой (Маринкиной) башне Коломенского Кремля, где и скончалась. От Марины сохранились многочисленные письма к отцу, королю и Папе Римскому. Известен и так наззываемый «Дневник Марины Мнишек», составленный однако не Мариной, а человеком из её свиты.
Название «Дневник Марины Мнишек» появилось с легкой руки Николая Устрялова, которое он применил в его работе «Сказания современников о Дмитрии Самозванце. Часть IV. Дневник Марины Мнишек и польких послов» в 1834 году. Однако в предисловии он указывает, что рукопись написана неизвестным поляком, бывшим в свите Марины. Рукопись была получена Устряловым от неназванного «любителя отечественной истории» и была взята «из манускриптов учёного Албетранди». О Марине Мнишек в «Дневнике» говорится в третьем лице, например: «Дочь воеводы привезли в Краков».