Η Μαριλένα Ζ. Κασιμάτη γεννήθηκε στην Αθήνα και ολοκλήρωσε τις γυμνασιακές της σπουδές στο Αμερικανικό Κολλέγιο Θηλέων Pierce College. Σπούδασε στο Πανεπιστήμιο του Μονάχου Ιστορία της Τέχνης, Αρχαιολογία και Φιλοσοφία από όπου αποφοίτησε με διδακτορικό δίπλωμα. Εργάστηκε επί διετία στα Κρατικά Βαυαρικά Μουσεία. Από το 1984 εργάζεται ως Επιμελήτρια στην Εθνική Πινακοθήκη. Αντικείμενο έρευνάς της είναι η δυτικοευρωπαϊκή ζωγραφική, η χαρακτική, τα σχέδια και η φωτογραφία στις συλλογές της Εθνικής Πινακοθήκης. Έχει εκδώσει φωτογραφικό λεύκωμα αφιερωμένο στο έργο της φωτογράφου Μαρίας Χρουσάκη και κατάλογο με τα χαρακτικά της Εθνικής Πινακοθήκης, στα οποία πρέπει να προστεθεί και η έρευνά της για τη ζωγραφική του 19ου αιώνα. Έχει διδάξει Ιστορία της Τέχνης στα Πανεπιστήμια Κρήτης και Αθήνας. Διετέλεσε εκπρόσωπος του Υπουργείου Πολιτισμού στην Μόνιμη Αντιπροσωπεία της Ελλάδος στην έδρα της UNESCO στο Παρίσι. Συνεργάστηκε σε ελληνικά και γερμανικά λεξικά τέχνης. Έχει διοργανώσει εκθέσεις στην Εθνική Πινακοθήκη, μεταξύ άλλων: "Αθήνα-Μόναχο, Τέχνη και Πολιτισμός στη Νεώτερη Ελλάδά" σε συνεργασία με βαυαρικά και ελληνικά κρατικά μουσεία, στα παραρτήματα της Εθνικής Πινακοθήκης στην Κέρκυρα και το Ναύπλιο καθώς και στην Κύπρο. Διετέλεσε καλλιτεχνική διεθύντρια της Δημοτικής Πινακοθήκης Χανίων. Έχει πλούσιο συγγραφικό έργο και έχει συμμετάσχει με ανακοινώσεις σε συνέδρια και επιστημονικές ημερίδες Ιστορίας της Τέχνης στην Ελλάδα και τη Γερμανία. Είναι μέλος της διεθνούς ερευνητικής ομάδάς "Εθνικές Ταυτότητες - Διεθνείς Πρωτοπορίες" υπό την αιγίδα της Ευρωπαϊκής Ένωσης, της Association International des Critiques d'Art - ΕΛΛΑΣ και ιδρυτικό μέλος της Εταιρείας Ελλήνων Ιστορικών Τέχνης.