Marijke Vos werd geboren in Leidschendam en studeerde biologie aan de Landbouwhogeschool Wageningen. Ze werkte bij Milieudefensie en was docent milieukunde aan het Centrum voor Milieukunde van de Rijksuniversiteit Leiden

Van 1990 tot 1994 was ze partijvoorzitter van GroenLinks. Vervolgens werd ze Tweede Kamerlid, en hield ze zich bezig met zaken op het gebied van landbouw, natuur, energie, klimaat en buitenlands beleid. In 2002 werd ze gekozen tot voorzitter van de parlementaire enquetecommissie naar de bouwfraude, mede omdat ze ook al in de voorbereidende tijdelijke commissie zat. In 2003 verving ze tijdelijk Femke Halsema (zwangerschap) als fractieleider.