Marisa Tomei nasce a Brooklyn il 4 dicembre 1964 in una famiglia di origini italiane. Dopo la nascita del fratello Adam, anche lui attore, si trasferisce a Manhattan dove inizia a studiare danza, teatro e recitazione e nel 1983 le viene proposto di prendere parte alla soap opera Così gira il mondo in cui lavorerà fino al 1985.
L'esordio sul grande schermo arriva nel 1984 con Flamingo Kid di Garry Marshall e l'anno seguente è nel cast di The Toxic Avenger.
Gli anni successivi lavora prevalentemente per la televisione fino a quando nel 1991 viene scelta da John Landis per interpretare la figlia di Sylvester Stallone e Ornella Muti in Oscar - Un fidanzato per due figlie e prende parte a Zandalee accanto a Nicolas Cage.
L'anno dopo Richard Attenborough la vuole nel cast stellare del suo Charlot, in cui recita accanto a personaggi del calibro di Dan Aykroyd, Diane Lane e soprattutto del protagonista Robert Downey Jr. Il 1992 è però soprattutto l'anno di Mio cugino Vincenzo di Jonathan Lynn grazie al quale vince un contestatissimo Premio Oscar alla Migliore Attrice Non Protagonista.
Nel 1993 è la volta di Equinox di Alan Rudolph, mentre l'anno dopo è di nuovo accanto a Robert Downey Jr. in Only You - Amore a prima vista (1994) di Norman Jewison e offre una grande prova in Cronisti d'assalto di Ron Howard.
Il 1995 è invece diretta da Mira Nair in La famiglia Perez, mentre l'anno successivo è Nick Cassavetes a volerla nel suo Una donna molto speciale. Nel 1997 prende parte a Benvenuta a Sarajevo di Michael Winterbottom e successivamente, dopo alcune interpretazioni in film minori, torna al grande pubblico al fianco di Mel Gibson in What Women Want - Quello che le donne vogliono (2000) di Nancy Meyers. Inizia da qui una lunga serie di commedie, interrotta solo dal drammatico: Qualcuno come te (2001), Il guru (2002), Terapia d'urto (2003), Alfie (2004) e Svalvolati on the Road (2007).
Il 2001 è anche la volta di In The Bedroom di Todd Field, film drammatico con cui ottiene, meritatamente, la seconda nomination all'Oscar per la Migliore Attrice Non Protagonista.
Nel 2007 prende parte in Onora il padre e la madre di Sidney Lumet, mentre nel 2008 la vediamo in War, Inc. e The Wrestler, Leone d'oro a Venezia.
2009 Candidatura Migliore attrice non protagonista per The Wrestler
2002 Candidatura Miglior attrice non protagonista per In the bedroom
1993 Premio Miglior attrice non protagonista per Mio cugino Vincenzo
2009 Candidatura Migliore attrice non protagonista per The Wrestler
2002 Candidatura Migliore attrice non protagonista per In the bedroom
2009 Candidatura Migliore attrice non protagonista per The Wrestler
1993 Premio Miglior performance rivelazione per Mio cugino Vincenzo
1993 Premio Miglior bacio per Qualcuno da amare
2010 Candidatura Migliore Attrice Non Protagonista per The Wrestler
2009 Candidatura Migliore Attrice Non Protagonista per Onora il padre e la madre
2021 Recitazione
2020 Recitazione
2020 Recitazione
2019 Recitazione
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