Το πλήρες όνομά του ήταν Νέστα Ρόμπερτ Μάρλεϊ και γεννήθηκε σε ένα μικρό χωριό το Nine Mile, του Saint Ann Parish, στη Τζαμάικα. Ο πατέρας του ναυτικός και λευκός Τζαμαϊκανός, με αγγλική καταγωγή και η μητέρα του Τζαμαϊκανή. Έζησε με την μητέρα του μόνοι τους, αφού ο πατέρας του ταξίδευε συνέχεια. Μετά τον θάνατο του πατέρα του μετακόμισαν με την μητέρα του στο Κίνγκστον. Εκεί ο Μάρλει έγινε φίλος με τον Neville "Bunny" Livingston, γνωστό αργότερα ως Bunny Wailer, και ξεκίνησε να παίζει μουσική.
Σε ηλικία μόλις δεκατεσσάρων ετών παράτησε το σχολείο και άρχισε να εργάζεται ως μαθητευόμενος σε ένα σιδεράδικο. Στον ελεύθερο χρόνο του, αυτός και ο Livingston έπαιζαν μουσική με τον Joe Higgs, ένα τοπικό τραγουδιστή, που είχε ασπαστεί τον Ρασταφαριανισμό και θεωρείται από πολλούς μέντορας του Μάρλεϊ. Σε μια τέτοια συνεύρεση με τον Higgs και τον Livingston ο Μάρλεϊ γνώρισε τον Peter McIntosh (αργότερα γνωστό ως Peter Tosh), με τον οποίο είχαν κοινές μουσικές φιλοδοξίες.
Το 1962, ο Μάρλεϊ ηχογράφησε τα πρώτα του δύο singles, Judge Not" και One Cup of Coffee, με έναν τοπικό παραγωγό, τον Leslie Kong. Τα τραγούδια κυκλοφόρησαν από την εταιρία Beverley με το ψευδώνυμο Μπόμπι Μάρτελ, ελκύοντας ελάχιστο ενδιαφέρον. Τα ίδια τραγούδια επανακυκλοφόρησαν σε μια μεταθανάτια συλλογή με την δουλειά του Μάρλεϊ, Songs of Freedom.
Έναν χρόνο αργότερα, μαζί με τους Bunny Livingston, Peter McIntosh, Junior Braithwaite, Beverley Kelso και Cherry Smith δημιούγησαν ένα ska/rocksteady συγκρότημα με το όνομα The Teenagers. Αργότερα άλλαξαν το όνομα τους σε The Wailing Rudeboys, μετά σε The Wailing Wailers και τελικά σε The Wailers. Μέχρι το 1966 ο Braithwaite, ο Kelso και ο Smith είχαν αποχωρήσει από τους Wailers, αφήνοντας την τριάδα Μάρλεϊ, Livingston και McIntosh.
Το 1966 ο Μάρλει έγινε μέλος του Ρασταφαριανού κινήματος αφήνοντας dreadlocks, ένα από τα σύμβολα των Ρασταφαριανών. Το πρώτο άλμπουμ των The Wailers, ονόματι Catch A Fire, κυκλοφόρησε παγκοσμίως το 1973 και είχε θετική απήχηση. Ακολούθησε ένα χρόνο αργότερα το Burnin', που συμπεριελάμβανε τα τραγούδια Get Up, Stand Up και I Shot The Sheriff. Ο Έρικ Κλάπτον επιμελήθηκε το I Shot The Sheriff σε μια έκδοση πιο φιλική προς τα ακούσματα της εποχής, ενισχύοντας έτσι το διεθνές προφίλ του Μάρλεϊ. Ένα χρόνο αργότερα το συγκρότημα διαλύθηκε.
Παρά τη διάλυση, ο Μάρλεϊ συνέχισε να ηχογραφεί σαν Bob Marley & The Wailers. Τη νέα του μπάντα απάρτιζαν τα αδέλφια Carlton και Aston "Family Man" Barrett στα ντραμς και στο μπάσο αντίστοιχα, οι Junior Marvin και Al Anderson στην κιθάρα, Tyrone Downie και Earl "Wya" Lindo στα πλήκτρα και Alvin "Seeco" Patterson στα κρουστά. Το συγκρότημα I Threes, αποτελούμενο από τις Judy Mowatt, Marcia Griffiths και τη γυναίκα του Μάρλεϊ, Ρίτα, ανέλαβε τα δευτερεύοντα φωνητικά.
Τον Δεκέμβριο του 1976 δύο μέρες πριν το Smile Jamaica, μια ελεύθερη συναυλία που οργάνωσε ο Πρωθυπουργός της Τζαμάικας Μάικλ Μάνλεϊ για να κατευνάσει τα πνεύματα μεταξύ δύο πολιτικών παρατάξεων, ο Μάρλεϊ, η γυναίκα του και ο μάνατζερ του Don Taylor δέχτηκαν ένοπλη επίθεση από άγνωστο στο σπίτι των Μάρλεϊ. Ο Taylor τραυματίστηκε στα πόδια και η γυναίκα του Μάρλεϊ Rita στο κεφάλι σοβαρά, αργότερα ανάρρωσαν. O Μπομπ Μάρλεϊ τραυματίστηκε ελαφρώς στο στήθος και στο βραχίονα. Παρ' όλα αυτά, η συναυλία πραγματοποιήθηκε και τραυματισμένοι ο Μάρλεϊ, χωρίς την κιθάρα του, και η Rita, με επιδέσμους στο κεφάλι, εμφανίστηκαν όπως είχε προγραμματιστεί.
Ο Μάρλεϊ, το 1976, άφησε την Τζαμάικα και εγκαταστάθηκε στην Αγγλία, όπου ηχογράφησε τα άλμπουμ Exodus και Kaya. Το Exodus συμπεριελάμβανε τέσσερα singles: Exodus, Waiting In Vain, Jamming και το One Love, μια διασκευή του People Get Ready του Curtis Mayfield. Τότε ήταν που συνελήφθη με κατηγορίες για κατοχή μικρής ποσότητας κάνναβης, ενώ ταξίδευε στο Λονδίνο.
Δύο χρόνια αργότερα ο Μάρλεϊ εμφανίστηκε σε άλλη μια πολιτική συναυλία στη Τζαμάικα, το One Love Peace Concert, σε μια ακόμη προσπάθεια να εξευμενίσει τις σχέσεις των μαχόμενων κομμάτων. Προς το τέλος την συναυλίας, μετά από παράκληση του Μάρλεϊ, ο Μάνλεϊ και ο πολιτικός του αντίπαλος, Edward Seaga, ανέβηκαν και αντάλλαξαν χειραψία επάνω στη σκηνή. Το Uprising (1980) ήταν το τελευταίο στούντιο άλμπουμ του Μπομπ Μάρλεϊ και ήταν μια από τις πιο θρησκευόμενες δημιουργίες του, συμπεριλαμβανομένων των Redemption Song και Forever Loving Jah. Το Confrontation (1983) κυκλοφόρησε μετά τον θάνατο του και περιείχε υλικό από ηχογραφήσεις κατά τη διάρκεια της ζωής του Μάρλεϊ, συμπεριλαμβάνοντας το Buffalo Soldier και νέες μίξεις παλιών singles που κυκλοφορούσαν μόνο στη Τζαμάικα.
Τον Ιούλιο του 1977, διαγνώστηκε κακόηθες μελάνωμα στα πόδια του Μάρλεϊ, για το οποίο πίστευε ο ίδιος ότι ήταν τραύμα από το ποδόσφαιρο. Αρνήθηκε τον ακρωτηριασμό, αναφέροντας ότι η επέμβαση θα επηρέαζε τον χορό του και σύμφωνα με την πίστη των Ρασταφαριανών πως το σώμα πρέπει να είναι «ολόκληρο». Ο Μάρλεϊ μάλλον έβλεπε τους γιατρούς σαν απατεώνες. Πιστός στις θρησκευτικές του απόψεις απέρριψε κάθε χειρουργική πιθανότητα και έψαξε για εναλλακτικές λύσεις που δεν θα τις πρόδιδαν. Επίσης αρνήθηκε τη σύνταξη διαθήκης, βασιζόμενος στην άποψη των Ρασταφαριανών ότι η συγγραφή διαθήκης είναι η αποδοχή του αναπόφευκτου θανάτου, αμελώντας την αιώνια ζωή. Ωστόσο, μια γιατρός στο Μαϊάμι του είπε πως δεν ήταν αναγκαίος ο ακρωτηριασμός. Έτσι προχώρησαν στην αφαίρεση ενός μικρού κομματιού απ' το πόδι του.
Ο καρκίνος εξαπλώθηκε με μεταστάσεις στον εγκέφαλο, τους πνεύμονες, το συκώτι και στο στομάχι του Μάρλεϊ. Μετά την εμφάνιση του σε δύο σόου στο Madison Square Garden στα πλαίσια της φθινοπωρινής του περιοδείας, λιποθύμησε, ενώ έκανε τζόκιν στο Σέντραλ Παρκ της Νέα Υόρκης. Το υπόλοιπο της περιοδείας του ακυρώθηκε διαδοχικά.
Ο Μπομπ Μάρλεϊ έπαιξε την τελευταία του συναυλία στο Stanley Theater στο Πίτσμπουργκ της Πενσυλβάνιας στις 23 Σεπτεμβρίου 1980. Η ζωντανή εκτέλεση του Redemption Song στο Songs of Freedom ηχογραφήθηκε σε εκείνο το σόου. Μετέπειτα ο Μάρλεϊ αναζήτησε βοήθεια από τον ειδικευμένο Γερμανό (από το Μόναχο) Josef Issels, αλλά ο καρκίνος του είχε ήδη προχωρήσει στο τελικό του στάδιο.
Καθώς επέστρεφε από την Γερμανία στο σπίτι του στη Τζαμάικα για τις τελευταίες του μέρες, ο Μάρλεϊ χρειάστηκε να προσγειωθεί στο Μαϊάμι για άμεση ιατρική περίθαλψη. Πέθανε στο νοσοκομείο Cedars of Lebanon στο Μαιάμι της Φλόριντα το πρωί της 11ης Μαΐου 1981 σε ηλικία 36 χρονών. Η εξάπλωση του μελανώματος στους πνεύμονες και τον εγκέφαλο του προκάλεσε το θάνατο. Τα τελευταία του λόγια στον γιο του Ziggy ήταν «Τα λεφτά δεν αγοράζουν τη ζωή».
Έγινε δημόσια κηδεία στη Τζαμάικα, που συνδύαζε στοιχεία από την Αιθιοπική Ορθόδοξη Εκκλησία και την παράδοση του Ρασταφαριανισμού. Αποτεφρώθηκε κοντά στο πατρικό του μαζί με την κιθάρα του (Gibson Les Paul), μια ποδοσφαιρική μπάλα, ένα μεγάλο κλαδί κάνναβης, ένα δαχτυλίδι που φορούσε καθημερινά (δώρο του πρίγκιπα της Αιθιοπίας Asfa Wossen, μεγαλύτερου γιου του Χαϊλέ Σελασιέ Α') και μια Βίβλο. Ένα μήνα πριν τον θάνατο του, έγινε μέλος του Τζαμαϊκανού Τιμητικού Τάγματος.
O Μάρλεϊ υπήρξε μέλος του Ρασταφαριανού κινήματος, η κουλτούρα του οποίου έχει αποτελέσει στοιχείο κλειδί για τη ρέγκε. Ανήκε στη ρασταφαριανή ομάδα «Δώδεκα φυλές του Ισραήλ» και ειδικότερα στη «Φυλή του Ιωσήφ» όπου ανήκαν όσα μέλη είχαν γεννηθεί το μήνα Φεβρουάριο. Απέκτησε 13 παιδιά: τρία με τη σύζυγό του Rita, δύο υιοθετημένα από προηγούμενες σχέσεις της Rita, και τα υπόλοιπα οχτώ με διαφορετικές γυναίκες. Τα πιο γνωστά από αυτά είναι οι Ziggy, Stephen, Julian και Damian.
