Марина Карпеченко родилась в Москве, окончила дирижерско-хоровой факультет Российской академии музыки имени Гнесиных. С 1994 года работала в Московском музыкальном театре «Геликон-опера» в качестве артистки хора, исполняла также небольшие сольные партии (Аннина в «Травиате» Дж. Верди, Фраскита в «Кармен» Ж. Бизе, Лизетта в «Кофейной кантате» И. С. Баха). Занималась вокалом у профессора А. П. Петрова.
В 1998 году, после успешного дебюта в партии Аиды, стала ведущей солисткой «Геликон-оперы». В настоящее время в репертуаре Марины Карпеченко более 30 партий в таких операх, как «Свадьба Фигаро» В. А. Моцарта (Графиня), «Норма» В. Беллини (заглавная партия), «Аида» Дж. Верди (заглавная партия), «Макбет» Дж. Верди (Леди Макбет), «Набукко» Дж. Верди (Абигайль), «Фальстаф» Дж. Верди (Алиса Форд), «Запрет на любовь» Р. Вагнера (Изабелла), «Турандот» Дж. Пуччини (Турандот), «Сказки Гофмана» Ж. Оффенбаха (Джульетта), «Рита» Г. Доницетти (заглавная партия), «Мавра» И. Стравинского (Параша), «Любовь в трем апельсинам» С. Прокофьева (Фата Моргана), «Лулу» А. Берга (Пятнадцатилетняя), «Вампука» В. Эринберга (Вампука, невеста африканская).
Марина Карпеченко сотрудничала с известными дирижерами — Геннадием Рождественским, Александром Ведерниковым, Владимиром Понькиным, Теодором Курентзисом, Энрике Маццолой.
Ведет активную концертную деятельность, выступает на главных московских сценах — в залах Московской консерватории, Концертном зале имени П. И. Чайковского и Московском международном Доме музыки. В ее репертуаре — сольные партии в Реквиеме В. А. Моцарта и поэме «Колокола» С. Рахманинова, вокальные циклы, романсы и песни И. Брамса, Г. Малера, Г. Вольфа, П. Хиндемита, М. Равеля, К. Дебюсси, М. де Фальи, П. Чайковского, С. Рахманинова, Н. Римского-Корсакова, С. Фейнберга, Б. Тищенко, С. Беринского, арии и сцены из опер отечественных и зарубежных авторов.
В составе труппы театра «Геликон-опера» певица гастролировала во многих городах России и за рубежом, в том числе во Франции, Италии, Испании, Великобритании, Австрии, США, КНР, принимала участие в международных фестивалях.
Впервые осуществила запись на CD всех 15 мотетов П. Хиндемита и избранных вокальных произведений Г. Малера в оркестровке, сделанной для нее композитором Борисом Тищенко.
Заслуженная артистка России Марина Карпеченко с 2011 года преподает в Московском государственном педагогическом университете.
