Recordado por el tono grave de su voz (bajo profundo), su pelo cano y su estatura (1,88m).

Ganador del premio Óscar al mejor actor en 1965 por su doble papel en la película La ingenua explosiva.

Sus padres le llevaron finalmente a Florida, para que realizase sus estudios escolares en una institución especializada, pero tampoco resultó.

En una ocasión estaba realizando una reparación en el teatro municipal, cuando se le pidió que sustituyese en un ensayo a un actor ausente.

[2]​ Entre los trabajos de su primera etapa, se pueden citar: un breve papel en la comedia We're Not Married!

Célebres son sus interpretaciones en los filmes Los doce del patíbulo (con John Cassavetes, Charles Bronson, Donald Sutherland...), Los profesionales (con Robert Ryan, Burt Lancaster, Claudia Cardinale) y A quemarropa, que albergan las mejores actuaciones de Marvin.

En la última época de su vida, siguió actuando en películas muy dispares en cuanto a su calidad y su éxito en taquilla.