Margaret Brooke Sullavan nació en la ciudad de Norfolk, en los Estados Unidos, el día 16 de mayo de 1909. En ciertos archivos y documentos la fecha de su nacimiento está erróneamente expuesta, ya que la datan en el año 1911.
Cuando era joven Margaret se interesó mucho por el mundo del arte y en concreto por la danza, aprendiendo ballet.
A la edad de 17 años, fue contratada por la compañía University Players, dentro de la cual estaba James Stewart, con el que muy pronto hizo amistad.
También en la compañía conoció a Henry Fonda, del cual se enamoró y con el que posteriormente se casó, en el año 1931. A pesar de que sólo estuvo casada un año con él, mantendría una muy buena amistad durante toda su vida.
Margaret interpretó una película junto a Henry Fonda en la década de los 30, que llevó el título de "The Moon Is Our Home”, en la cual contaba tan sólo 20 años.
En el año 1935, protagonizó la película “Una chica angelical”, donde da vida a Luisa 'Lu' Ginglebuscher, papel que le otorgó mucho reconocimiento por parte del público a partir de ese momento.
Durante esta década de los 30, es cuando Margaret comienza a protagonizar ciertos papeles de más relevancia y los más significativos en su carrera, como es el caso de "Parece que fue ayer", dirigida por el director de cine John M. Stahl.
En el año 1940, interpretó el papel de Klara Novak, en la película “El bazar de las sorpresas”, junto a
James Stewart.
Poco después se casó con el director William Wyler, matrimonio que duró dos años, volviéndose a casar al poco tiempo con Leland Hayward, con el que estuvo conviviendo durante 11 años.
Durante esta época, Margaret tiene una enfermedad en el oído que le provoca serios problemas de audición, hecho éste que no le impide continuar con su carrera teatral.
Durante esa década y la siguiente, la actriz compaginó sus actuaciones en la gran pantalla con representaciones en el teatro, medio en el que consiguó también un gran éxito de público y crítica.
En la década de los 50 se volvió a casar, en esta ocasión con Kenneth Wagg, con el que estuvo casada 10 años.
El 1 de enero de 1960, la actriz es encontrada muerta, diagnosticándose en la autopsia que había sido por sobredosis de barbitúricos. No se especificó si esta ingestión fue como consecuencia de un suicidio o no.