Французский физиолог, изобретатель и фотограф. Изучал медицину в Париже, в 1857 получил степень доктора медицины. С 1868 возглавлял кафедру естественной истории в Коллеж де Франс. Был членом Академии медицины и Французской Академии наук (с 1895 – президент Французской Академии), в течение многих лет был президентом Французского фотографического общества. Известен исследованиями по физиологии кровообращения и двигательным функциям человека и животных. Разработал графический метод регистрации физиологических функций, сконструировав для этого специальные приборы, которые автоматически записывали движения животных и их органов. Среди них – пневматическая капсула ("барабанчик Марея"), сфигмограф, кардиограф оригинальной конструкции, хронограф и др.

Марей впервые применил фотографию для регистрации движений. Широкую известность получили его хронофотографии – серии снимков, сделанных на отдельных фотопластинках и фотопленке, которая автоматически протягивалась через фотокамеру его собственной конструкции. В начале 1880-х годов ученый опубликовал снимки птиц в полете, сделанные с помощью сконструированного им фоторужья – прототипа киноаппарата. Устройство имело механизм прицеливания и хронометр и позволяло делать 12 снимков с длительностью эспозиций 1/72 секунды каждая. Наблюдения Марея за изменением формы крыла у птиц в зависимости от скорости полета и сопротивления воздуха сыграли важную роль в изучении механизма полета. Эти исследования пробудили в нем интерес к аэродинамике, и в 1890-х годах Марей построил аэродинамическую трубу и сделал первые фотографии, иллюстрирующие явление турбулентности.