Dans un premier épisode, Persepolis 1, paru à L'Association en novembre 2000, Marjane retrace une partie de l'histoire de sa famille à travers le récit de ses dix premières années, jusqu'à la chute du régime du Shah et le début de la guerre avec l'Irak. Ce livre connaît dès sa parution un énorme succès (Prix Alph'art Coup de Coeur à Angoulême 2001, Prix du Lion en Belgique, près de 20 000 ex. vendus en un an). Dans Persepolis 2, qui paraît à L'Association en octobre 2001, elle raconte la guerre Iran-Irak et son adolescence jusqu'à son départ pour Vienne à l'âge de 14 ans (Prix Alph'art du meilleur scénario à Angoulême 2002, Prix France Info 2002). Persepolis 3 et Persepolis 4, qui ont été prépubliés dans Libération, racontent son exil en Autriche et son retour en Iran. Elle a reçu, au mois d'octobre 2004, le prix de la "BD de l'année" à la foire du livre de Francfort.

La vente des quatre tomes réunis dépasse aujourd'hui les 400 000 exemplaires en France et plus d'un million deux cent mille pour le monde entier. Persepolis a été traduit à ce jour en une vingtaine de langues. La série est déjà un succès aux États-Unis où Persepolis est même rangé dans les rayons politique de certaines librairies. Là-bas, le livre est au programme de plus de 160 collèges et universités. Son dernier livre, Poulet aux Prunes, a obtenu le prix du Meilleur Album à Angoulême en 2005.

Depuis, elle se consacre à l'adaptation en dessin animé long métrage de Persepolis, dont elle a écrit le scénario et qu'elle met en scène avec Vincent Parronaud (auteur de bande dessinée lui aussi, plus connu sous le pseudonyme de Winshluss). Chiara Mastroianni, Catherine Deneuve, Danielle Darrieux et Simon Abkarian prêtent respectivement leur voix aux personnages de Marjane elle-même, sa mère, sa grand-mère et son père. Le film est entièrement produit et fabriqué en France (il est en cours de fabrication par une équipe de plus de 80 personnes dans des nouveaux studios d'animation situés à Paris) et sortira sur les écrans au second semestre 2007.