Marcel Carné werd geboren in Parijs, Frankrijk, als zoon van een meubelmaker. Zijn moeder overleed toen hij vijf jaar oud was. Hij begon zijn carrière als filmcriticus en werd redacteur van het weekblad Hebdo-Films, en werkte tussen 1929 en 1933 voor Cinémagazine en Cinémonde. In dezelfde periode werkte hij in de stomme film als cameraman-assistent bij regisseur Jacques Feyder. Op 25-jarige leeftijd regisseerde hij zijn eerste korte film, Nogent, Eldorado du dimanche (1929). Hij assisteerde Feyder (en René Clair) bij verschillende films tot La kermesse héroïque (1935).
Feyder vertrok naar Engeland voor Alexander Korda, maar zorgde ervoor dat Carné zijn project Jenny (1936) kon overnemen als regisseur. Deze film markeerde het begin van een succesvolle samenwerking met surrealistische dichter en scenarioschrijver Jacques Prévert. Deze samenwerking duurde meer dan twaalf jaar en resulteerde in hun meest memorabele films, waarin ze betrokken waren bij de poëtisch-realistische filmstroming van fatalistische tragedies.
Tijdens de Duitse bezetting van Frankrijk in de Tweede Wereldoorlog werkte Carné in de Vichy-zone, waar hij de pogingen van het regime om kunst te controleren ondermijnde; verschillende leden van zijn team waren Joods, waaronder Joseph Kosma en decorontwerper Alexandre Trauner. Onder moeilijke omstandigheden maakten ze Carné's meest geprezen film Les Enfants du paradis (Kinderen van het paradijs, 1945), die na de Bevrijding van Frankrijk werd uitgebracht. Eind jaren 1990 werd deze film verkozen tot 'Beste Franse film van de eeuw' in een peiling onder 600 Franse critici en professionals. Na de oorlog volgden Carné en Prévert dit succes op met wat destijds de duurste productie in de Franse filmgeschiedenis was. Het resultaat, Les Portes de la nuit, werd echter afgekraakt door critici en flopte aan de kassa; het was hun laatste voltooide film.
In de jaren 1950 raakte Carné's reputatie in verval. De critici van Cahiers du Cinéma, die later de filmmakers van de Nouvelle Vague werden, wezen hem af en schreven de verdiensten van zijn films alleen toe aan Prévert. Afgezien van zijn hit Les Tricheurs uit 1958 hadden Carné's naoorlogse films wisselend succes en werden ze vaak negatief ontvangen door de pers en de filmindustrie. In 1958 was Carné voorzitter van de jury van het 6e Internationale Filmfestival van Berlijn. Hij maakte zijn laatste film in 1976.
Carné was homoseksueel en maakte er weinig geheim van. Verschillende van zijn latere films bevatten verwijzingen naar mannelijke homoseksualiteit of biseksualiteit. Zijn voormalige partner was Roland Lesaffre, die in veel van zijn films verscheen.
In 1989 publiceerde Edward Baron Turk een boek over hem als onderdeel van de Harvard Film Studies, getiteld Child of Paradise: Marcel Carné and the Golden Age of French Cinema.
Marcel Carné overleed in 1996 in Clamart, Hauts-de-Seine, en werd begraven op de Cimetière Saint-Vincent in Montmartre.
