Marcel Gromaire wird 1892 in Noyelles-sur-Sambre geboren. Gromaire beginnt seine Ausbildung in der nordfranzösischen Stadt Douai und geht später nach Paris, wo er ein Jura-Studium aufnimmt. In Paris macht er erste Bekanntschaften mit Künstlern des Montparnasse.
In seiner künstlerischen Entwicklung, die er als Autodidakt beschreitet, ist Marcel Gromaire von Malern wie Matisse, Cézanne, später von Fernand Léger beeinflusst. 1912 wird er zum Militärdienst befohlen und nimmt als Soldat bis zu seiner Verwundung 1916 am 1.Weltkrieg teil, in dem er für seine spätere künstlerische Laufbahn grundlegende Eindrücke sammelt.
1919 kehrt er nach Paris zurück und arbeitet zuerst als dort Filmkritiker. 1920 trifft Marcel Gromaire seinen jahrzehntelangen Förderer Dr. Girardin, der regelmäßig Ölbilder und Aquarelle des Malers kauft. Mit der 1933 realisierten Ausstellung in der Kunsthalle de Bâle wird die Arbeit Marcel Gromaires bestätigt und gewürdigt. 1937 realisiert Gromaire die Dekoration des Pavillions der Porzellanmanufaktur von Séveres auf der Pariser Weltausstellung.
In den Jahren von 1939 bis 1944 macht sich Marcel Gromaire um die Erneuerung der Tapisserie-Bewegung verdient und gehört damit zu den maßgeblichen Wegbereitern einer neuen Gobelin-Tradition. 1950 geht Gromaire in die USA und erhält dort 1952 den renommierten Carnegie-Preis.
1971 stirbt Marcel Gromaire nach langer Krankheit in Paris.