Née Marie Louise Fuller dans la banlieue de Chicago à Fullersburg, aujourd’hui Hinsdale, Illinois, Fuller a commencé sa carrière théâtrale en tant qu’enfant actrice professionnelle et a ensuite chorégraphié et interprété des danses dans des spectacles de burlesque (en tant que danseuse de jupe), de vaudeville et de cirque. Praticienne précoce de la danse libre, Fuller a développé ses propres techniques de mouvement naturel et d’improvisation. Dans plusieurs spectacles, elle a expérimenté une jupe longue, chorégraphiant ses mouvements et jouant avec la façon dont elle pouvait refléter la lumière. En 1891, Fuller combine sa chorégraphie avec des costumes en soie illuminés par des éclairages multicolores de sa propre conception, et crée la Danse Serpentine. Après beaucoup de difficultés à trouver quelqu’un prêt à produire son travail alors qu’elle était principalement connue comme actrice, elle a finalement été embauchée pour interpréter sa pièce entre les actes d’une comédie intitulée Oncle Célestine, et a reçu des critiques élogieuses.

Presque immédiatement, elle a été remplacée par des imitateurs (à l’origine Minnie « Renwood » Bemis). Dans l’espoir de recevoir une reconnaissance artistique sérieuse qu’elle n’obtenait pas en Amérique, Fuller partit pour l’Europe en juin 1892. Elle est devenue l’une des premières danseuses modernes américaines à voyager en Europe pour se faire reconnaître. Son accueil chaleureux à Paris persuada Fuller de rester en France, où elle devint l’une des principales révolutionnaires dans les arts. Interprète régulière aux Folies Bergère avec des œuvres telles que la Danse du feu, Fuller est devenue l’incarnation du mouvement Art Nouveau et a souvent été identifiée au symbolisme, car son travail était considéré comme la parfaite réciprocité entre l’idée et le symbole. Fuller a commencé à adapter et à élargir son costume et ses éclairages, de sorte qu’ils sont devenus l’élément principal de sa performance — peut-être même plus important que la chorégraphie réelle, d’autant plus que la longueur de la jupe a été augmentée et est devenue le point central, tandis que le corps est devenu principalement caché dans les profondeurs du tissu. Un film de la Danse Serpentine réalisé en 1896 par les cinéastes pionniers Auguste et Louis Lumière donne un aperçu de sa performance. (La danseuse inconnue dans le film est souvent identifiée à tort comme Fuller elle-même; cependant, il n’y a pas d’images réelles de la danse de Fuller.)

Fuller’s pioneering work attracted the attention, respect, and friendship of many French artists and scientists, including Jules Chéret, Henri de Toulouse-Lautrec, François-Raoul Larche, Henri-Pierre Roché, Auguste Rodin, Jean-Léon Gérôme, Franz von Stuck, Maurice Denis, Thomas Theodor Heine, Paul-Léon Jazet, Koloman Moser, Demetre Chiparus, Stéphane Mallarmé, and Marie Curie. Fuller était également membre de la Société astronomique de France.

Fuller détenait de nombreux brevets liés à l’éclairage de scène, notamment des composés chimiques pour la création de gel de couleur et l’utilisation de sels chimiques pour l’éclairage luminescent et les vêtements (brevet US 518347 sur les costumes de scène). Elle a tenté de créer un brevet de sa danse Serpentine car elle espérait empêcher les imitateurs de prendre sa chorégraphie et même de prétendre être elle. Fuller a soumis une description écrite de sa danse au Bureau du droit d’auteur des États-Unis; cependant, un juge de la Cour de circuit des États-Unis a fini par rejeter la demande d’injonction de Fuller, car la Danse Serpentine ne racontait aucune histoire et n’était donc pas éligible à la protection du droit d’auteur. À cette époque, la danse n’était protégée que si elle était qualifiée de « dramatique » et la danse de Fuller était trop abstraite pour cette qualification. Le précédent établi par l’affaire Fuller est resté en place de 1892 à 1976, lorsque la loi fédérale sur le droit d’auteur a explicitement étendu la protection aux œuvres chorégraphiques.

Fuller a soutenu d’autres artistes pionniers, comme sa compatriote Isadora Duncan, danseuse née aux États-Unis. Fuller aide Duncan à lancer sa carrière européenne en 1902 en parrainant des concerts indépendants à Vienne et à Budapest.