Muriel Robin grandit auprès de ses deux soeurs Martine et Nidia dans le magasin de chaussures de leurs parents. Elle passe toute son enfance à St Etienne où ses parents déménagent en 1960. Son rêve est de devenir chanteuse mais après avoir échoué deux fois au baccalauréat elle décide d'arrêter les études et de travailler dans un magasin de ses parents à St Etienne en 1975. Cependant elle les quitte en 1977 et rejoint Paris pour intégrer le Cours Florent. Reçue première au concours d'entrée du Conservatoire d'art dramatique elle y demeure trois ans sous la direction de Michel Bouquet. Lauréate en 1981 elle rejoint la troupe du "Petit théâtre de Bouvard". Ce dernier lui offre son premier rôle sur scène dans sa pièce Double Foyer en 1985.

Elle se met ensuite à l'écriture, rencontre en 1988 Pierre Palmade et entame avec lui une collaboration professionnelle dont quelques One Woman Shows découlent. En 1987, elle reprend le rôle de Valérie Lemercier dans Les Couloirs du temps, les visiteurs 2 sa première apparition au cinéma. Elle décide en 2000 de mettre un terme à sa carrière d'humoriste pour se consacrer uniquement au cinéma et tient alors le rôle principal dans le film de Mehdi Charef, Marie-Line. Muriel Robin prête ensuite sa voix au personnage de Bécassine dans le dessin animé Bécassine, le trésor viking. Souvent choisie pour son potentiel comique, elle interprète le personnage principal de la nouvelle comédie dramatique de Coline Serreau, Saint-Jacques... La Mecque, et apparaît au phénoménal casting de Musée haut, musée bas, dont ses courtes apparitions sont ponctuées de grands éclats de rire. Mais c'est lors de deux documentaires que Muriel Robin nous apparaît au "naturel": dans Le Bal des actrices de Maïwenn, ainsi que dans le touchant documentaire télévisé sur Annie Girardot, dans lequel Muriel Robin nous émeut beaucoup quand elle fait référence à son amie atteint de la maladie d'Alzheimer.