Eddie Marsan est né et a grandi dans le quartier de Bethnal Green, à Londres. Après une carrière dans l'imprimerie, le britannique se lance dans la comédie et fait rapidement parler de lui grâce à des rôles de méchants charismatiques. En 2003, il campe un révérend (rôle qu'il interprètera à nouveau dans Beowulf, la légende viking en 2005) dans 21 grammes d’Alejandro González Inárritu avant de jouer le violent Killoran dans Gangs of New York de Martin Scorsese.

Deux ans plus tard, l'acteur connaît une période faste: à l'affiche de Match Point de Woody Allen, puis du Nouveau monde, la fresque historique de Terrence Malick, il joue les militants dans Vera Drake de Mike Leigh, qu'il retrouvera en 2008 pour Be Happy. En 2006, Eddie Marsan participe à l’adaptation du comic futuriste V pour Vendetta et obtient de petits rôles dans les blockbusters Mission: Impossible 3 et Miami vice - Deux flics à Miami mais c’est en tant que directeur de théâtre dans L'Illusionniste de Neil Burger qu'il retrouve le devant de la scène.

Par la suite, le comédien se distingue par son interprétation de gangster au crochet dans Hancock de Peter Berg avant de tenir le rôle de l'inspecteur Lestrade dans Sherlock Holmes. Deux ans après, habitué aux rôles de méchants, il joue les kidnappeurs dans La Disparition d'Alice Creed de J Blakeson. En 2011, il reprend son rôle de Lestrade dans Sherlock Holmes 2 : Jeu d'ombres.

Si Eddie Marsan multiplie les seconds rôles dans des genres très différents (London Boulevard, Blanche-Neige et le Chasseur, Ordure ! ou encore Jack le chasseur de géants), il effectue néanmoins des prestations plus importantes dans plusieurs films, comme Tyranosaur, où il interprète un mari tyrannique et très violent, et Le Dernier pub avant la fin du monde, dans lequel il incarne Peter Page, qui revient avec ses amis d'enfance à Newton Haven pour achever le marathon des bars qu'ils n'avaient jamais réussi à finir.

Côté petite lucarne, l'acteur intègre en 2013 le casting de Ray Donovan, dans lequel il joue le frère de Liev Schreiber. Il est parallèlement en tête d'affiche d'Une belle fin, réalisé par Uberto Pasolini. Eddie Marsan y incarne John May, un employé modeste qui a pour mission de retrouver les proches des personnes décédées sans famille connue.