Окончила Стэнфордский университет с отличием, получив степень бакалавра по символическим системам и степень магистра по вычислительной технике. В обоих случаях предметом исследований был искусственный интеллект.
Перед приходом в компанию Google работала в исследовательской лаборатории Ubilab швейцарской фирмы UBS в Цюрихе и в компании SRI International, расположенной в калифорнийском городе Менло-Парк.
Марисса стала первой женщиной среди инженеров Google и возглавила коллективы разработчиков пользовательского интерфейса и веб-сервера. Марисса возглавляла направление по управлению продуктами поисковой системы Google – веб-поиск, картинки, группы, новости, Froogle, панель инструментов Google, Google Desktop, Google Labs и т. д. Она занималась созданием структуры и дизайна поискового интерфейса Google, локализацией веб-сайта более чем на 100 языков, проектами новостей Google, Gmail и Orkut, а также ввела в действие более 100 новых функций и продуктов на Google.com. По результатам ее работы в области искусственного интеллекта и проектирования интерфейсов было подано несколько заявок на патенты.
16 июля 2012 года Майер была назначена президентом и главным исполнительным директором «Yahoo!». Она также является членом совета директоров компании.По мнению американских журналов eWEEK и CIO Insight, Марисса Майер считается одной из пяти наиболее авторитетных IT-персон в мире.