Mirosława Marcheluk urodziła się w Białymstoku, w 1960 roku ukończyła Państwową Wyższą Szkołę Filmową, Telewizyjną i Teatralną im. Leona Schillera w Łodzi. Po krótkiej współpracy z Teatrem Ziemi Opolskiej w Opolu, od roku 1962 związała się z łódzkimi scenami - były to kolejno: Teatr 7.15 (1962-1964), Teatr im. Stefana Jaracza (1964-1974) i Teatr Nowy (1974-1993 oraz 2003-2010). W latach 1990-1993 i 2008-2010 była dyrektorem Teatru Nowego.
Niezwykle ceniona aktorka teatralna - wystąpiła w ponad stu rolach teatralnych oraz dwudziestu rolach Teatru Telewizji w spektaklach w reżyserii takich twórców jak Kazimierz Dejmek, Jerzy Grzegorzewski, Bohdan Korzeniewski, Filip Bajon, Halina Machulska i Eugeniusz Korin - z powodzeniem prezentowała się również na ekranie. Zagrała m.in. w takich filmach, jak „Wodzirej" Feliksa Falka, „Seksmisja" Juliusza Machulskiego, „Biała wizytówka" Filipa Bajona, „Żelazną ręką" Ryszarda Bera, „Pogrzeb kartofla" Jana Jakuba Kolskiego, „Stara kobieta wysiaduje" Filipa Bajona, czy „Rysa" Michała Rosy. Za pierwszoplanową rolę kobiecą w filmie „Wahadełko" w reżyserii Filipa Bajona zdobyła nagrodę na 8. Festiwalu Polskich Filmów Fabularnych w Gdańsku w 1981 roku. Była laureatką wielu nagród i wyróżnień, wykładowczynią m.in. na wydziale aktorskim Szkoły Filmowej w Łodzi.
Brała również udział w serialach telewizyjnych, m.in. „Ucieczce z miejsc ukochanych” (1987), „Komediantce” (1987) czy „Kanclerzu” (1989). Ostatni raz pojawiła się na ekranie w jednym z odcinków serialu „Belfer III” (2023).
