Areálem rozšíření tohoto druhu je téměř celá Evropa a sibiřská část Ruska až po řeku Kolymu. Chybí v severním Skotsku, severním a jižním Švédsku, ve střední a jižní Itálii a Řecku. U nás se vyskytuje především v mělké vodě, obvykle v pstruhových úsecích potoků a řek. Žije při dně v proudící vodě potoků, řek a průtočných rybníků. Je poměrně odolná proti organickému znečištění, dno však vyžaduje vždy písčito-kamenité, nebo alespoň s roztroušenými plochými kameny. Pod tyto kameny se v denních hodinách ukrývá, obvykle ve skupinách po 3-5 jedincích. Aktivní je mřenka mramorovaná spíše v nočních hodinách. Za potravu ji slouží hlavně larvy pakomárů, ale také jiný vodní hmyz. Dorůstá malých rozměrů, obvykle do 12 cm délky a 70 g hmotnosti. Dožívá se nejvýše věku 5 let a v prvním roce dorůstá okolo 7-9 cm délky těla. Samci rostou rychleji než samice. Tření probíhá v květnu až červenci. Samice kladou jikry postupně ve 2-3 dávkách. Celkový počet jiker nakladených samicí kolísá podle její velikosti od 3 do 25 tisíc.

Tělo je jen malých rozměrů, tvaru výrazně válcovitého. Také hlava je zaoblená. Okolo ústního otvoru je přítomno celkem 6 vousků, čtyři z nich jsou na vrcholu rypce a dva při ústních koutcích. Na hřbetní straně je tělo zbarveno hnědě nebo zelenavě, na bocích je nažloutlé a pokryto nepravidelnými černohnědými skvrnami. Břišní část těla je šedá až bělavá, někdy narůžovělá. Na hřbetní a ocasní ploutvi jsou rozmístěny drobné tmavé skvrny, uspořádané do příčných řad. Samci se liší od samic formou prsních ploutví, které mají zašpičatělé vrcholy. Drobné malé šupiny jsou rozmístěny jen v přední a zadní části po bocích těla, jinak chybějí.