Ignazio Marino nasce a Genova il 10 marzo 1955 da madre svizzera e da padre originario di Acireale.
All'età di 14 anni si trasferisce a Roma. Frequenta l'Università Cattolica dove consegue la laurea in medicina. Il suo primo impiego come chirurgo è presso il Policlinico Gemelli. Specializza i propri studi sui trapianti a Cambridge (Inghilterra) e presso la University of Pittsburgh (Stati Uniti), luogo che rappresenta il centro d'eccellenza mondiale per i trapianti.

Nel 1992 è nel team che esegue gli unici due xenotrapianti di fegato, da babbuino ad uomo della storia della medicina. Nel 1993 è Co-direttore del Centro Trapianti del "Veterans Affairs Medical Center", l'unico dipartimento per trapianti di fegato appartenente al governo degli Stati Uniti. Per portare in Italia le conoscenze e la competenza acquisita durante il suo studio in terra statunitense, nel 1999 fonda e dirige l'ISMETT, centro trapianti multiorgano di Palermo.

Ignazio Marino nel luglio del 2001 è il chirurgo che esegue il primo trapianto di fegato in Italia su un paziente sieropositivo.
Anche la professione lo porta spesso in giro per il mondo segue la vita politica italiana partecipando al dibattito pubblico tramite le sue collaborazione con alcune importanti testate giornalistiche come "La Repubblica", "Fondazione Italianieuropei" e "L'Espresso". Nel 2006, proprio su "L'Espresso", viene pubblicato "Dialogo sulla vita", una conversazione sui temi etici tra Marino e il Cardinale Carlo Maria Martini.

Pubblica il suo primo libro nel 2005, dal titolo "Credere e curare" (Einaudi): è un saggio che analizza la professione del medico e dell'influenza che la fede può avere su questa professione, intesa anche come credo religioso ma soprattutto come passione, solidarietà ed empatia verso il prossimo.
Sempre nel 2005 fonda "Imagine ONLUS", un'associazione no-profit il cui impegno solidale è svolto in ambito internazionale, prestando particolare attenzione alle tematiche della sanità.

Alle elezioni politiche italiane del 2006 Ignazio Marino si candida al Senato come indipendente: viene eletto nelle fila dei Democratici di sinistra. Nella legislatura ricopre l'incarico di Presidente della commissione igiene e sanità del Senato. Particolare attenzione suscita il suo impegno perché anche in Italia si possa introdurre una legge sul testamento biologico.
Nel campo della ricerca scientifica ottiene la creazione di un fondo destinato ai giovani ricercatori, valutati da una commissione di scienziati under 40, secondo il criterio della peer review (revisione paritaria o revisione paritetica).

Nel 2007 pubblica un saggio edito dalla fondazione Italianieuropei e intitolato "Sistema salute". Analisi e prospettive per il futuro della sanità italiana. Nel 2008 pubblica per la collana "I Mestieri della Scienza" di Zanichelli, il libro "Idee per diventare chirurgo dei trapianti. Una corsa fra la vita e la morte."

Alle elezioni politiche del 2008 Marino si ricandida e viene eletto nuovamente senatore. Entra a far parte della Commissione igiene e sanità e diviene Presidente della Commissione parlamentare d'inchiesta sull'efficacia e l'efficienza del Servizio Sanitario Nazionale.
Nel 2009 Ignazio Marino si candida alla segreteria del Partito Democratico, sfidando Pier Luigi Bersani e Dario Franceschini alle elezioni primarie del partito.

Nel mese di aprile 2013 vince le primarie del PD per correre alla carica di sindaco del comune di Roma.