Marlene Lichtenberg wurde in ihrem Heimatdorf Latzfons (Südtirol) von dem deutschen Dirigenten Fritz Weisse entdeckt. Daraufhin studierte sie am Mozarteum Salzburg und an der renommierten Janáček Akademie für Musik und Darstellende Kunst in Brünn (CZ) Chorleitung und Gesang. Ihre Gesangsausbildung erhielt sie von dem erfolgreichen tschechischen Bass-Bariton Richard Novak. In Liedklassen und Meisterkursen arbeitete die Mezzosopranistin u. a. mit Janina Baechle, Vito Maria Brunetti, Hilde Zadek und Mara Zampieri.
Ihr Operndebüt gab Marlene Lichtenberg im Sommer 2007 beim Opernfestival von Avenches (Schweiz). Als Opernsängerin trat sie außerdem in Turin als „Maddalena", im Stadttheater Bozen als „Julie" (Boesmans), im Staatstheater von Košice (SK) und in Nordhausen als „Ulrica", in Sirmione als „Zia principessa" auf. Weitere Engagements führten sie nach Catania, ins „Teatro Massimo Bellini" als 1. Magd (Elektra). Im Mai 2010 debütierte sie im Theater von Liberec in der Rolle der „Carmen" von Bizet.
Marlene Lichtenberg pflegt auch das deutsche Kunstlied. Im Oratorienfach begeisterte sie in den großen Werken J. S. Bachs die Zuhörer, so im „Weihnachtsoratorium" und in der „h-Moll Messe" in der Beethovenhalle Bonn. In Bremen konnte man sie im Requiem von W. A. Mozart hören und in Berlin trat sie mit dem Ensemble Nobiles auf.
Ab der Spielzeit 2010/11 gehört sie zum Ensemble des Staatstheaters Cottbus.