તેમનો જન્મ 11 મે 1918ના રોજ કેરળમાં થયો હતો. તેમનું બાળપણ સ્વિત્ઝરલેન્ડમાં વીત્યું હતું. જ્યાં તેમણે પાશ્ચાત્ય નૃત્ય શૈલીના શરૂઆતના પાઠ ભણ્યા હતા. રવિન્દ્રનાથ ટાગોરના માર્ગદર્શન હેઠળ તેમણે શાંતિનિકેતનમાં શિક્ષણ મેળવ્યું જ્યાં તેમને પોતાના જીવનની દિશા મળી. તે પછી તેઓ ટૂંકા સમયગાળા માટે યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ ગયા જ્યાં તેમણે અમેરિકન એકેડમી ઓફ ડ્રામેટિક આર્ટસમાં પ્રવેશ મેળવ્યો. ભારત પરત ફરી તેમણે દક્ષિણ ભારતીય શાસ્ત્રીય નૃત્ય ભરતનાટ્યમની તાલીમ મેળવી હતી.
મૃણાલિનીના લગ્ન ભારતીય ભૌતિકશાસ્ત્રી વિક્રમ સારાભાઈ સાથે (જેઓ ભારતીય અવકાશ કાર્યક્રમના પિતા ગણાય છે) વર્ષ 1942માં થયા હતા. તેમના એક પુત્ર કાર્તિકેય અને પુત્રી મલ્લિકાએ પણ નૃત્ય અને નાટકજગતમાં ખ્યાતિ મેળવી હતી. મૃણાલિનીએ 1948માં અમદાવાદમાં દર્પણ એકેડમી ઓફ આર્ટસની સ્થાપના કરી હતી.
મૃણાલિની સારાભાઈને ભારત સરકારે રાષ્ટ્રીય પુરસ્કાર પદ્મશ્રી અને પદ્મભૂષણથી સન્માનિત કર્યા હતા. 1997માં યુ.કે.ની યુનિવર્સિટી ઓફ ઈસ્ટ એંગલિયાએ તેમને ડોક્ટર ઓફ લેટર્સ પદવીથી સન્માનિત કર્યા હતા. ફ્રેન્ચ એસોસિએશન અર્કાઈવ્સ ઈન્ટનેશનલેસ ડી લા ડાન્સે તરફથી મેડલ અને ડિપ્લોમા મેળવનાર તેઓ પ્રથમ ભારતીય હતા. 1990માં તેઓ પેરિસની ઈન્ટરનેશનલ ડાન્સ કાઉન્સિલની સમિતિ માટે નામાંકિત થયા હતા.
20 જાન્યુઆરી 2016ના રોજ તેમની તબિયત ખરાબ થતાં તેમને હોસ્પિટલમાં દાખલ કરવામાં આવ્યા હતા અને તેના બીજા દિવસે 98 વર્ષની વયે તેઓ અવસાન પામ્યા હતા.
