Dopo essere stata una giocatrice di basket di buon livello, Marisa Sannia iniziò la sua carriera musicale nei primi anni Sessanta vincendo un concorso per voci nuove che le permise di ottenere un contratto discografico con la Fonit Cetra.
Il suo talento venne notato da Sergio Endrigo e Luis Enriquez Bacalov che cercarono di valorizzarlo, componendo per lei il pezzo d'esordio discografico Tutto o niente e promuovendo la sua partecipazione, nel 1967, a trasmissioni televisive come Scala reale e Settevoci.
La notorietà ricevuta dalle apparizioni televisive le consentì di partecipare, nello stesso anno, a due musicarelli: I ragazzi di bandiera gialla e Stasera mi butto, al fianco di Giancarlo Giannini.
Dopo alcuni discreti successi e la partecipazione al Festivalbar del 1967, Marisa Sannia conobbe la vera popolarità nel 1968, quando si classificò seconda al Festival di Sanremo con Casa bianca, scritta da Don Backy e cantata in coppia con Ornella Vanoni, che diverrà un grande successo, tanto da essere inserita nella colonna sonora del film "Alfredo Alfredo", di Pietro Germi.
Dopo il successo sanremese, Marisa Sannia pubblicò il suo primo album. Seguirono alcuni dischi di successo come Una lacrima, La compagnia (composta da Carlo Donida e Mogol e ripresa nel 1976 da Lucio Battisti e poi nel 2007 da Vasco Rossi), L'amore è una colomba, Com'è dolce la sera stasera e La mia terra.
Marisa Sannia lavorò anche per il cinema e partecipò a varie manifestazioni canore come Canzonissima (1972, tra l'altro con una canzone di Nino Tristano, "Un Aquilone"), il Festival Internazionale di Musica Leggera di Venezia, Una Canzone per l'Europa in Svizzera e nuovamente a Sanremo nel 1970 e nel 1971.
Nei primi anni Settanta si dedicò al teatro partecipando a due musical di grande successo accanto a Tony Cucchiara e successivamente in alcuni lavori diretti da Giorgio Albertazzi. Sempre sotto l'ala protettrice di Sergio Endrigo, partecipò anche all'album L'arca, una raccolta di canzoni di Vinicius de Moraes dedicate all'infanzia. Nel 1973 pubblicò un disco con canzoni tratte dai film di Walt Disney intitolato Marisa nel paese delle meraviglie.
Nel 1976 venne pubblicata la sua prima interessante raccolta come cantautrice intitolata La pasta scotta.
All'inizio degli anni Ottanta Marisa Sannia apparì anche nello sceneggiato televisivo George Sand accanto a Albertazzi, Anna Proclemer e Paola Borboni e partecipò al film di Pupi Avati Aiutami a sognare. Nel 1984 il ritorno a Sanremo con Amore amore a cui seguì un lungo periodo di lontananza dalle scene.
Nel 1993 il ritorno con un disco in lingua sarda nel quale musicò i versi di Antioco Casula, poeta sardo attivo nella prima metà del Novecento, dal titolo Sa ohe de su entu e de su mare. In seguito Marisa Sannia ritornò al teatro con Albertazzi in Le memorie di Adriano - Ritratto di una voce del 1995.
Nel 1997 incise il nuovo disco Melagranàda in collaborazione con lo scrittore contemporaneo Francesco Masala in una raccolta tratta dall'opera Poesias in duas limbas. Nel 2002 partecipò a Canzoni per te, disco tributo a Sergio Endrigo, interpretando Mani bucate.
Nel 2003 uscì la terza raccolta in lingua sarda, Nanas e janas, con parole e musiche inedite scritte da lei stessa. Questa ricerca poetica e musicale è riassunta nel recital Canzoni tra due lingue sul cammino della poesia presentato in importanti rassegne italiane ed estere come La Notte dei Poeti all'anfiteatro romano di Nora, al Festival di Taormina e nell'ambito della rassegna Roma Incontra il Mondo.
L'ultimo lavoro, pubblicato postumo, di Marisa Sannia è Rosa de papel, dedicato alla vita e alla poesia di Federico García Lorca. Si tratta di una raccolta di 10 canzoni, particolarmente cara alla cantante che ha musicato le poesie del periodo giovanile del grande poeta.
Come autrice ha vinto il Festival della Canzone d'Autore per Bambini. Marisa Sannia ha all'attivo moltissime partecipazioni in lavori di altri artisti e alcune sue composizioni sono state interpretate anche in Spagna dalla cantante Ester Formosa.
A causa di una improvvisa e grave malattia Marisa Sannia è deceduta il 14 aprile 2008.
