Marceau entwickelte schon in jungen Jahren eine Liebe zum Theater. Er besuchte die Charles Dullin School of Dramatic Art in Paris, wo er bei Étienne Decroux Pantomime studierte. Nach seinem Abschluss begann Marceau, in Kabaretts und Nachtclubs in Paris aufzutreten. 1947 schuf er die Figur des Bip, des weißgesichtigen Clowns mit gestreiftem Hemd und roter Krawatte, der zu seiner Paraderolle werden sollte.
Internationale Anerkennung erlangte Marceau in den 1950er und 1960er Jahren, als er mit seiner Pantomimenkompanie um die Welt tourte. Er trat vor Präsidenten und Päpsten auf und war in Filmen und Fernsehsendungen zu sehen. Marceau unterrichtete außerdem Pantomime an der École Internationale de Mimodrame in Paris.
Marceaus Pantomimetechnik basierte auf den Prinzipien von Étienne Decroux. Er nutzte die Pantomime, um Emotionen und Ideen ohne Worte auszudrücken. Seine Auftritte waren oft humorvoll, vermittelten aber auch einen tiefen Sinn für Menschlichkeit. Marceau glaubte, dass Pantomime eine kraftvolle Kunstform sei, die zur Kommunikation mit Menschen aller Kulturen und Hintergründe genutzt werden könne.
Marceau starb am 22. September 2007 in Paris an Bauchspeicheldrüsenkrebs. Er gilt als einer der bedeutendsten und einflussreichsten Künstler des 20. Jahrhunderts.