Marceau ontwikkelde op jonge leeftijd een liefde voor theater. Hij bezocht de Charles Dullin School of Dramatic Art in Parijs, waar hij mime studeerde bij Étienne Decroux. Na zijn afstuderen begon Marceau op te treden in cabarets en nachtclubs in Parijs. In 1947 creëerde hij het karakter van Bip, de clown met het witte gezicht, het gestreepte overhemd en de rode stropdas die zijn kenmerkende rol zou worden.
Marceau kreeg internationale bekendheid in de jaren vijftig en zestig, toen hij met zijn mimegezelschap de wereld rond toerde. Hij trad op voor presidenten en pausen, en was te zien in films en televisieshows. Marceau doceerde ook mime aan de École Internationale de Mimodrame in Parijs.
Marceau's mimetechniek was gebaseerd op de principes van Étienne Decroux. Hij gebruikte mime om emoties en ideeën zonder woorden uit te drukken. Zijn optredens waren vaak humoristisch, maar brachten ook een diep gevoel van menselijkheid over. Marceau geloofde dat mime een krachtige kunstvorm was die gebruikt kon worden om te communiceren met mensen van alle culturen en achtergronden.
Marceau stierf op 22 september 2007 in Parijs aan alvleesklierkanker. Hij wordt beschouwd als een van de belangrijkste en meest invloedrijke artiesten van de 20e eeuw.