À sa sortie de l’école, en 1913, Aino Marsio entre à l’Université technologique d’Helsinki. Elle choisit d’apprendre l’architecture, formation autorisée aux femmes depuis 1879 dans cette université, dont elle est la trente-troisième étudiante dans cette discipline. Elle obtient son diplôme en 1920 et commence sa carrière au sein de bureaux d’architectes d’Helsinki. En 1923, elle emménage à Jyväskylä pour y exercer son métier et, en 1924, elle rejoint l’agence de son ancien camarade d’études, l’architecte Alvar Aalto (1898-1976). Ils se marient la même année et travaillent dans cette ville jusqu’en 1927, date à laquelle ils déménagent à Turku, où leur agence a remporté un concours.

Dès le début de sa carrière, A. Marsio-Aalto s’intéresse à l’aménagement intérieur moderne. Elle conçoit ses premiers projets novateurs pour la maison que son mari et elle conçoivent pour leur propre famille à Turku. Elle dessine le mobilier de ses deux enfants. Ses tables et ses chaises sont produites en série et apparaissent dans des journaux et lors d’expositions en 1929. La même année, l’agence d’architecture Aalto remporte un important concours, celui du sanatorium de Paimio. Outre la maison de santé elle-même, le projet comprend la construction des logements du personnel. A. Marsio-Aalto est particulièrement impliquée dans la conception des appartements de l’équipe hospitalière et de quelques meubles pour le sanatorium.

En 1934, lors de la Grande Dépression, les Aalto emménagent dans la capitale. Ils ont bientôt l’opportunité de réaliser leur propre maison à Munkkiniemi, près d’Helsinki. Construite en 1935, la villa Aalto est issue de la collaboration entre les deux époux. A. Marsio-Aalto conçoit plusieurs éléments de mobilier et est responsable de l’entièreté de l’aménagement intérieur. Ces années de dépression économique ne sont toutefois pas faciles pour les architectes. En 1935, grâce à un certain nombre de soutiens aisés, ils fondent la société d’ameublement intérieur Artek à Helsinki, aux idéaux clairement dérivés du Bauhaus. A. Marsio-Aalto en est la directrice artistique.

Ses activités de designer lui apportent une grande renommée grâce à plusieurs expositions internationales, comme la Triennale de Milan, en 1936, où elle est récompensée d’une médaille d’or pour ses modèles pour Artek et d’une autre pour ses objets en verre. Au sein d’Artek, elle produit des centaines de modèles de mobilier, qui sont aussi exposés à l’étranger, à l’Exposition universelle de Paris de 1937 et à celle de New York en 1939, au sein du pavillon de la Finlande, qu’elle imagine avec A. Aalto. Le champ d’activité de A. Marsio-Aalto est vaste ; pour Artek, elle conçoit des textiles d’intérieur, car elle s’intéresse aux nouvelles technologies et aux nouveaux types de fibres.

Elle joue un rôle crucial dans la réalisation, pour des amis intimes du couple, de la luxueuse villa Mairea, en Finlande. Le bâtiment, qui date de 1939, est l’une des conceptions les plus ingénieuses d’A. Alto. L’aménagement intérieur, quant à lui, représente peut-être l’un des plus grands accomplissements d’Artek et d’A. Marsio-Aalto, qui en dessine spécialement les meubles.

Au début des années 1930, A. Marsio-Aalto commence à avoir des problèmes de santé et doit subir une série d’opérations. Durant la Seconde Guerre mondiale, elle travaille d’arrache-pied au sein d’Artek, dont elle est à la fois directrice artistique et directrice générale. En 1946, un cancer lui est diagnostiqué, mais elle continue de travailler jusqu’à l’automne 1948. Elle meurt le 13 janvier 1949.