Marie nació en el 30 de julio de 1920 en Michigan, dentro de una familia aficionada a las ciencias y letras. Durante su infancia veía como su padre (Williams Tharp) creaba sus mapas.
Quería estudiar literatura pero en aquellos tiempos no se admitían mujeres en esa asignatura, así que se graduó en la Universidad de Ohio donde los primeros años estudió filología inglesa y después música.
Empezó a trabajar de geología en una compañía petrolera de Nueva York y más tarde se trasladó a Nueva York, donde se incorporó a la Universidad de Columbia. Ahí conoció al geólogo marino Bruce Heenzen, con quien colaboró en varios proyectos relacionados con el fondo del océano. Durante un tiempo estuvieron buscando barcos hundidos de la Segunda Guerra Mundial y luego se dedicaron a la elaboración de mapas del relieve del fondo marino.
En esa década no se permitían que las mujeres fueran de investigacion en un buque. Así que Bruce se encargaba de tomar los datos de la mar, mientras Marie solía usar esa información para dibujar los mapas.
No fue hasta que en año 1965 cuando con 45 años embarcó por primera vez en un buque de investigación.
En 1977 Marie y Bruce con el pintor Heinrich Berann (de Austria) hicieron un mapa de todo de todo el suelo oceanico. Los mapas de Marie y Bruce mostraban claramente la reciente teoría de la tectónica de placas.
Marie continuó trabajando en la misma universidad hasta 1983, cuando empezó un gran negocio de distribución de mapas. Murió el año 2006, a los 86 años de edad.