Aîné d'une famille de 9 enfants il commence à travailler dans des ateliers à la fin de ses études à l’école des beaux-arts de Saint-Pétersbourg. En 1910 il part étudier à Paris grâce à une bourse, et expose ses travaux pour la première fois en 1914.Il y est témoin de mouvements picturaux tels que le fauvisme finissant et le cubisme naissant. Le premier lui inspire la couleur pure, gaie et claire, le second une certaine déconstruction de l’objet. Néanmoins jamais Chagall n’adhèrera pleinement à un mouvement ou à une école. Tout en adoptant Paris comme sa deuxième ville natale, il n’oublie pas ses origines russes, pour preuve même lorsqu’il peint les ponts de la Seine ou la tour Eiffel, on peut reconnaître des éléments de décor inspirés de ses souvenirs d’enfance qui ne le quitteront jamais.

En 1914 il est de retour à Vitebsk pour une courte durée pense-t-il, mais le premier conflit mondial empêche tout retour à Paris. Pendant cette période Chagall peint surtout la vie de la communauté juive de sa ville natale.

Il retourne en 1922 à Berlin puis à Paris. Ses œuvres sont connues aux États-Unis, où des expositions sont organisées. Au début des années 1930 il voyage beaucoup avec sa famille, mais en 1935 il prend la nationalité française pour fuir l'antisémitisme de l'Europe centrale. En 1941, devant l'avancée allemande il part pour l'Amérique. Sa femme, Bella, meurt en 1944 ; cet événement marque le choix de ses sujets à cette époque.

Après la guerre les œuvres de Chagall sont à nouveau exposées en Europe. Il retraverse l'Atlantique en 1948, pour s'installer à Vence, en France où il aide Frans Krajcberg à partir pour le Brésil.
Il se remarie en 1952 avec Valentina Brodsky (1887-1985).

En 1923, Chagall fait la connaissance de A.Vollard, marchand et éditeur de livres qui lui commandera en 1928 notamment trente gouaches illustrant les Fables de La Fontaine, mais aussi et surtout des illustrations pour la Bible (1930). Après son voyage en Palestine, Chagall décrit la Bible « comme la plus grande source de poésie de tous les temps » et dès lors il dit avoir « cherché ce reflet dans la vie et dans l’art ». Commence alors pour Chagall une nouvelle ère de création artistique. Dorénavant, il consacre son travail à la thématique biblique traduisant l’Ecriture Sainte d’abord en gouaches puis en gravures. Ce travail monumental est à l’origine du Message biblique qui propose un cycle décoratif relatant l’histoire biblique, terminé en 1966. Chagall en fait don à l’Etat français, qui, au grand bonheur de Chagall, l’expose au Louvre avant d’inaugurer en 1973 le Musée national du Message biblique à Nice, en présence d’André Malraux.

Maeght vend ses œuvres à travers le monde entier. Ses techniques se diversifient : gravures, mosaïques, vitraux… Il continue de peindre des décors, conçoit des costumes pour l'opéra de la Flûte enchantée.

Il finit sa vie à Saint-Paul de Vence, en France, célèbre et reconnu dans le monde entier.

Marc Chagall est le père (1946) du chanteur David McNeil, lequel porte le nom du mari de sa mère.