Marlēne Lihtenberga dzimusi Briksenā, Dienvidtirolē, kur arī ieguvusi pirmo muzikālo izglītību. Tur viņu 2001. gadā ievēroja Austrijas Nacionālā vokālā konkursa dibinātājs, diriģents Frics Vaise. Vēlāk dziedātāja studējusi Zalcburgas Mozarteum, kā arī Janāčeka akadēmijā Brno. Mācījusies pie Riharda Novāka, Janīnas Behles, Vito Marijas Bruneti, Hildes Zadekas, Senas Jurinekas un Gabrieles Šnautas.
Marlēne Lihtenberga kopš 2011. gada ir Kotbusas Valsts teātra soliste. Viņa dziedājusi arī Bolcāno pilsētas teātrī, Košices teātrī, Turīnas Karaliskajā teātrī, Liberecas operā, Katānijas „Massimo Bellini” operā, piedalījusies Avanšas un Bādhersfeldes operas festivālos, Bādhersfeldes festivālā 2010. gadā saņēmusi balvu kā labākā operas soliste.
Dziedātājas repertuārā ir Madalēna „Rigoleto”, Amnerisa „Aīdā”, titulloma „Karmenā”, Ulrika „Masku ballē”, Erda „Zīgfrīdā”, Valtraute, Floshilde un Pirmā Norna „Dievu mijkrēslī”, Burve „Nārā”, Niklāvs „Hofmaņa stāstos”, Hercogiene „Māsā Andželikā”, Ģertrūde „Romeo un Džuljetā”, Olga „Jevgeņijā Oņeginā” u.c.