Su verdadero nombre era Marlise Müller, y era hija de los actores Pauline Johanne Sophie Dorothea Fricke y Ludwig Maria Wilhelm Heinrich Müller, conocido como Müller Eugen, y del cual utilizó el nombre como apodo artístico.
Entre 1931 y 1941 actuó en diferentes teatros berlineses, a la vez que participó en varios largometrajes.
Estuvo casada con el escritor y guionista Heinz Oskar Wuttig.
La escuela teatral privada de Marlise Ludwig estaba ubicada en Wilhelmsaue 10, en Berlín-Wilmersdorf.
Entre sus estudiantes figuraron Ute Boy, Nicolas Brieger, Horst Buchholz, Thomas Danneberg, Jürgen Draeger, Arne Elsholtz, Barbara Frey, Cornelia Froboess, Corinna Genest, Evelyn Gressmann, Brigitte Grothum, Wolfgang Gruner, Gerhard Haase-Hindenberg, Dietrich Hahn, Dieter Hallervorden, Edith Hancke, Wilfried Herbst, Nora Jensen, Klaus Jepsen, Hansi Jochmann, Gottfried John, Harald Juhnke, Klaus Kinski, Maria Körber, Volker Kühn, Katja Nottke, Monika Peitsch, Günter Pfitzmann, Ulrike Pohl, Jürgen Rose, Michael Rüdiger, Horst Sachtleben, Peter Schiff, Rotraud Schindler, Helga Storck, Daniela Strietzel, Cordula Trantow, Vera Tschechowa, Giselle Vesco, Eberhard Weißbarth, Klausjürgen Wussow y Harry Wüstenhagen.