Marek Tamm on sündinud 4. novembril 1973. aastal. 1998. aastal lõpetas ta Tartu ülikooli ajalooteaduskonna semiootika erialal ning 1999. aastal sai Pariisi õppe- ja teaduskeskusest École des hautes études en sciences sociales magistrikraadi keskaja-uuringutes. Aastatel 1999–2006 oli ta samas doktorant ning 2000–2006 Tartu ülikooli doktorant. 2009. aastal kaitses Marek Tamm Tallinna ülikooli ajaloo instituudis doktoritöö ajaloo alal uurimusega „Inventing Livonia: Religious and Geographical Representations of the Eastern Baltic Region in Early Thirteenth Century”.
Eesti teaduste akadeemia liikmeks valiti Marek Tamm 2021. aastal kultuuriajaloo alal.
Alates 1997. aastast on Marek Tamm õpetanud Eesti humanitaarinstituudis ja seejärel Tallinna ülikoolis mitmeid kultuuriajaloo kursuseid ning tutvustanud arvukates publikatsioonides kultuuriajaloo valdkonda laiemale avalikkusele. 2015. aastal sai temast Tallinna ülikooli humanitaarteaduste instituudi korraline kultuuriajaloo professor ning 2020. aastal kultuuriajaloo tenuuriprofessor. Ta on ka Tallinna ülikooli kultuuridevaheliste uuringute tippkeskuse juht ja kultuuriteaduste ja kunstide doktorikooli nõukogu esimees.
Marek Tamme teadustöö uurimisvaldkondadeks on keskaja Euroopa (sh Liivimaa) kultuuriajalugu, kultuurimälu uuringud, ajalooteooria ja digihumanitaaria. Kõrgelt hinnatud on tema kui kultuuriajaloolase väga lai valdkonnaülene haare, tema uurimistöö uuenduslik iseloom, kõrge publitseerimisaktiivsus, ulatuslik rahvusvaheline vastukaja (Google Scholari andmetel 1555 tsiteeringut, h-index 21, mis on Eesti ajaloolaste seas üks kõrgemaid) ning aktiivne panus teaduselu arengusse.
Marek Tamm on 1999. aastast kirjastuse Varrak teadustoimetaja, 2000. aastast ajakirja Vikerkaar toimetaja, 2017. aastast ajakirja Journal of the Philosophy of History toimetaja ja 2020. aastast ajakirja Acta Historica Tallinnensia peatoimetaja. Ta on Eesti teaduste akadeemia kirjastusnõukogu ja hariduskomisjoni liige.
Marek Tamme tööd on tunnustatud mitmete auhindadega, sh 2012. aastal Eesti kultuurkapitali kirjanduse sihtkapitali aastapreemiaga („Monumentaalme ajalugu”) ning 2014. aastal Tallinna ülikooli kirjandusauhinnaga („Keskaja kirjanduse antoloogia I”, koostaja). 2014. aastal autasustas Prantsuse suursaadik Marek Tamme Akadeemiliste Palmiokste ordeni rüütlijärguga tema teenete eest prantsuse kultuuri edendamisel Eestis. 2023. aastal valiti ta Academia Europaea liikmeks.