Марияна Арсенова е родена в град Пловдив, в семейство на лекари. Завършва средното си образование в специализирана паралелка по биология и родителите ѝ настояват, че трябва да избере за себе си сериозна професия. Записва се да учи в полувисш Медицински институт със специалност Акушерство и успява да го завърши успешно. Успоредно с това, Марияна Арсенова притежава таланта да пее. Започва да практикува медицинската професия, но усеща, че сцената и оперетата са нейното призвание. Затова през 1991г. кандидатства в Музикалната акдемия „Проф. Панчо Владигеров“ и започва обучението си в курса по оперно пеене на доц. Констанца Вачкова. През следването си в трети курс печели 3-то място по Международния студентски конкурс по камерна музика в гр. Енсхеде (Холандия). Завършва Музикалната академия през 1995г. и продължава развитието си като солистка в Държавна опера, гр. Стара Загора. Най-значителната ѝ роля там е на Розина от „Севилският бръснар“ от Росини.
От 1997г. след конкурс, Марияна Арсенова е приета за солистка на ДМТ „Стефан Македонски“.
През 2001г. печели 1 награда на националния конкурс за оперета и мюзикъл „Мими Балканска” . От тогава тя изпълнява всички централни роли от репертоара на класическата оперета и от мюзикълния репертоар на театъра. Първата ѝ роля е на Елена от „Хуабата Елена“ от Жак Офенбах. Най-многократно изпълняваната от нея роля е на Розалинда от световно известната оперета и комедия „Прилепът“ на Й. Щраус. Постановката е играна не само в България, а и на сцените в Германи, Япония, Австрия, Холандия и др. Има много роли в редица български заглавия за деца, а през през 2007г. е поканена за ролята на Валансиен на летният фестивал в Солотурн (Швейцария). През 2008г. на същия фестивал изпълнява ролята на дона Елвира от „Дон Жуан“ на Моцарт.

Награди
През 2004г. – награда „Кристална лира“ , връчвана от съюза на музикални и танцови дейци, за ролята ѝ на Анджел Дидиде от „Граф фон Люксембург“ от Лехар.
Има множество международни награди.

През месец март 2010г. става заместник директор по художествените въпроси на ДМТ „Стефан Македонски”.
От месец август 2010г. след обединението на ДМТ „Стефан Македонски” и балет „Арабеск” в Софийски балетен и музикален център, тя става заместник директор на центъра и артистичен директор на Музикалния театър.