Après de brillantes études achevées à l'École normale supérieure de la rue d'Ulm, il soutient son doctorat sur les variétés riemaniennes. Il enseigne successivement à Strasbourg, Nice, puis Paris, tout en étant régulièrement invité dans les grandes universités américaines. Il dirige de 1985 à 1993 l'Institut des hautes études scientifiques de Bures-sur-Yvette.
Ses livres didactiques concernant la géométrie ont fait le bonheur des étudiants préparant les concours, en particulier Géométrie (1974, nouvelle édition prévue cette année chez Cassini), qui présente la géométrie sous un angle totalement nouveau, ou Géométrie différentielle, variétés, courbes et surfaces (avec Bernard Gostiaux, PUF, 2013). Sa retraite prise, il rédige des ouvrages donnant une vision plus culturelle, comme Géométrie vivante ou l'échelle de Jacob (Cassini, 2009) pour public averti. Marcel Berger était un mathématicien de talent animé d'un désir ardent de faire partager son immense savoir.