Отец — украинский поэт и драматург Кость (Константин) Михайлович Герасименко (1907—1942)
В 1964 году Марина Герасименко окончила Киевский театральный институт.
С того же года служила в Киевском украинском драматическом театре имени Ивана Франко.
Театральные работы:

Антигона («Антигона» Софокла);

леди Макбет («Макбет» У. Шекспира);

Анна («Украденное счастье» И. Франко);

Зинька («Две семьи» М. Кропивницкого);

Ванина («Житейское море» И. Карпенко-Карого);

Матильда («Моя профессия — сеньор из высшего света» Д. Скарначчи и Р. Тарабузи);

Юнона («Энеида» по И. Котляревскому);

баба Наталья («Зимний вечер» М. Старицкого);

Оксана («Гибель эскадры» А. Корнейчука);

Елена Карповна («Грех» В. Винниченко) и др.
Роли в кино: 1973 — «Страница дневника» (фильм-спектакль) дочь Иллариона Грозы, 1978 — «Две семьи» (фильм-спектакль) — Зинаида Андреевна (Зинька), жена Самрося, богатая сирота, выданная замуж без любви, 1980 — «Поединок» (фильм-спектакль).
Муж — народный артист СССР Степан Олексенко (1941—2006).
Умерла 24 ноября 2003 года в Киеве, похоронена на Байковом кладбище рядом с мужем.
Енциклопедiя Сучасної України
Википедия (укр.)
Камертон франковцев
Кино-Театр.ru
Алла Подлужная «Кое-что о счастье в судьбе Марины Герасименко»
Татьяна Полищук «Переменчивая фортуна Марины Герасименко»
Сайт Байкового кладбища