Marceau utviklet en kjærlighet til teater i ung alder. Han gikk på Charles Dullin School of Dramatic Art i Paris, hvor han studerte mime under Étienne Decroux. Etter endt utdanning begynte Marceau å opptre på kabareter og nattklubber i Paris. I 1947 skapte han karakteren Bip, den hvite klovnen med den stripete skjorten og det røde slipset som skulle bli hans signaturrolle.
Marceau fikk internasjonal anerkjennelse på 1950- og 1960-tallet, da han turnerte verden rundt med mimeselskapet sitt. Han opptrådte for presidenter og paver, og han ble omtalt i filmer og TV-serier. Marceau underviste også i mime ved École Internationale de Mimodrame i Paris.
Marceaus mimeteknikk var basert på prinsippene til Étienne Decroux. Han brukte mime for å uttrykke følelser og ideer uten ord. Opptredenene hans var ofte humoristiske, men de formidlet også en dyp følelse av menneskelighet. Marceau mente at mime var en kraftig kunstform som kunne brukes til å kommunisere med mennesker fra alle kulturer og bakgrunner.
Marceau døde av kreft i bukspyttkjertelen 22. september 2007 i Paris. Han regnes som en av de viktigste og mest innflytelsesrike utøverne på 1900-tallet.