Après un cursus universitaire d'anglais et d'histoire de l'art, Marc Fitoussi intègre la première promotion du Conservatoire européen d’écriture audiovisuelle (CEEA). C'est là qu'il se forme au métier de scénariste. Il entame parallèlement une carrière de réalisateur en tournant plusieurs documentaires et court-métrages dont Illustre Inconnue et Bonbon au poivre qui lui vaut une nomination au César du meilleur court-métrage en 2007. Cette même année, il réalise son premier long métrage intitulé La vie d'artiste, avec Sandrine Kiberlain, Denis Podalydès et Émilie Dequenne dans les rôles principaux. Ce film obtient le Prix Michel d'Ornano attribué à la meilleure première œuvre de fiction française. En 2010 sort son deuxième long métrage Copacabana interprété par Isabelle Huppert et sa fille Lolita Chammah et présenté à Cannes dans le cadre de la Semaine de la Critique. Il enchaîne en 2012 avec Pauline détective, une comédie pop et stylisée et retrouve Sandrine Kiberlain dans le rôle-titre. Puis réalise La ritournelle qui sort en salles le 11 juin 2014. Le film met en scène Isabelle Huppert et Jean-Pierre Darroussin en couple d'éleveurs bovin miné par la routine. En 2016 sort son cinquième long-métrage, la comédie dramatique Maman a tort. Le film réunit à l’écran Émilie Dequenne et la jeune Jeanne Jestin. Il réalise en 2018 trois épisodes de la saison 3 de la série Dix pour cent, dont celui de Monica Bellucci et celui d’Isabelle Huppert. En 2019, il participe au film à sketches Selfie. Son segment intitulé Le troll (roman épistolaire) met en scène Elsa Zylberstein et Max Boublil. Il revient en 2020 avec Les apparences.
Enfin, il co-écrit et réalise 3 nouveaux épisodes de l'ultime saison de Dix pour cent, ceux de Charlotte Gainsbourg, Sandrine Kiberlain et Sigourney Weaver.
