Марсель Дюшан родился 27 июля 1887 году в небольшом поселке Бланвиль-Кревон, располагавшемся в 20 км от Руана. Отец его был нотариусом.
В семье было семеро детей, один из которых умер вскоре после рождения. Из детей четверо стали знаменитыми художниками: Марсель, Жак Вийон (Гастон Дюшан, 1875—1963) и Раймон Дюшан-Вийон (1876—1916) (старшие братья), а так же его сестра-погодка Сюзанна Дюшан-Кротти (1889—1963).
Любовью и интересом к искусству в семье были обязаны дедушке по материнской линии — Эмилю Николя, бывшему художником и гравером. Весь дом был наполнен его работами. Отец семейства дал детям свободу в вопросе выбора профессии, не настаивая на продолжении своего дела. Дюшан, как и его старшие братья, учился в лицее в Руане с 10 до 17 лет. Он не был выдающимся учеником, но он хорошо успевал по математике, несколько раз выиграв математические школьные конкурсы. В 1903 году он также выиграл конкурс художественных работ.
В возрасте 14 лет он начинает серьёзно увлекаться рисованием. От этого времени сохранились его портреты сестры Сюзанны. Первые живописные работы Дюшана (пейзажи окрестностей в духе импрессионизма, рисунки) относятся к 1902. В 1904 он приехал в Париж, поселился на Монмартре, пытался учиться в Академии Жюлиана, бросил занятия. Живопись Дюшана в этот период несамостоятельна, близка то к Сезанну, то к фовизму Матисса. В 1909 его работы попадают на Осенний Салон, на них откликается в своем обзоре Гийом Аполлинер.
Через своих братьев Жака Вийона и Ремона Дюшана-Вийона Марсель Дюшан знакомится с кубизмом. Он присоединяется к группе «Де Пюто», в которой участвовали такие художники как Глёз, Метценже.
Затем, в 1910—1920-х гг., Дюшан переходит к радикальному авангардистскому поиску («Обнаженная, спускающаяся по лестнице», 1912; «Невеста, раздетая своими холостяками, одна в двух лицах», 1915 - 1923), который сближает его с дадаизмом и сюрреализмом. При этом он демонстративно сторонится роли художника, профессионала, да и собственно живописью в традиционном смысле слова занимается все реже, практикуя шокирующий публику метод «готовых вещей» (ready-made), которые делает художественным объектом лишь воля и подпись автора, контекст выставки или музея («Велосипедное колесо», 1913; «Фонтан», 1917). Таким объектом могут стать и пародируемые в качестве образцов «высокого искусства» произведения старых мастеров — например, «Джоконда» Леонардо да Винчи («L.H.O.O.Q.», 1919), Продукция Дюшана этих лет, крайне немногочисленная и всегда носящая провокативно-игровой характер вплоть до изобретения мнимых авторов (самая известная из этих альтер-эго — так называемая Роза Селяви), постоянно сопровождается подробными до абсурда аналитическими заметками автора. В 20-е годы Марсель Дюшан активно участвует в коллективных акциях группы «Дада» и сюрреалистов, публикуется в журналах и альманахах дадаистов и участвует в съёмках нескольких кинофильмов. Наибольшую известность из них приобрёл фильм Рене Клера «Антракт» (1924) на музыку его друга, авангардного композитора Эрика Сати, ставший классикой жанра и популярный до сих пор. Впоследствии Дюшан практически отошел от творчества, предаваясь околонаучным изысканиям и любимой игре в шахматы, но в течение нескольких десятилетий оставаясь влиятельнейшей фигурой американской художественной сцены и международного авангарда, объектом самых разноречивых искусствоведческих интерпретаций. После 1942 жил по большей части в США, в 1955 принял американское гражданство.