Dopo aver lavorato nel teatro di rivista, debutta ufficialmente nel cinema poco più che ventenne, in Amanti in fuga (1947). Bruna, alta, dotata di una bellezza prorompente e di una sensuale disinvoltura, fu spesso impiegata dal cinema in ruoli di maggiorata e donna fatale in film di genere sentimentale o comico, soprattutto al fianco di Totò. L'unica eccezione riguarda il celebre Le notti di Cabiria (1957), diretto da Federico Fellini, in cui interpreta il ruolo della prostituta Wanda, la migliore amica di Giulietta Masina. Per la sua efficace interpretazione Franca Marzi viene premiata con il Nastro d'argento. In un intervista dice questo di Totò: Lavorare con Totò è stata una cosa stupenda. Il primo impatto è stato meraviglioso, ma anche tragico. Totò lavorava a soggetto, io ero all'inizio, era una cosa terribile per me, mi trovavo così fuori posto. Mi sono messa a piangere dal terrore. Totò aveva un'umanità meravigliosa, oltre ad essere quel grande attore che era, mi ha insegnato moltissime cose soprattutto ad essere umili, non presuntuosi. A partire dai primi anni '60 l'attrice si allontana man mano dallo schermo. L'ultimo suo film è stato, nel 1977, Ecco noi per esempio, al fianco di Adriano Celentano e Renato Pozzetto. Avrebbe compiuto  63 anni, da più di quaranta recitava, da quasi trentacinque era felicemente sposata con Franco Festucci, l' ex campione dei medi che le era accanto anche nel momento della morte. Colpita da un gravissimo infarto. Ne era uscita, ma non si era mai completamente ripresa.