Marc Piollet studierte an der Hochschule der Künste in Berlin und besuchte Meisterkurse bei John Eliot Gardiner, Michael Gielen und Kurt Masur. 1995 war er Preisträger beim Dirigentenforum des Deutschen Musikrates. Nach Stationen als Erster Kapellmeister beim Philharmonischen Staatsorchester Halle und am Staatstheater Kassel war er 2003 bis 2005 Musikdirektor an der Volksoper Wien. Von 2004 bis 2012 feierte er als Generalmusikdirektor am Hessischen Staatstheater Wiesbaden große Erfolge mit Wagners komplettem Ring und zahlreichen Neuinszenierungen. 

Neuproduktionen von Werther führen Marc Piollet in der Saison 2020/2021 an das Staatstheater Stuttgart und an die Ungarische Staatsoper; mit Aida wird er an der Israeli Opera debütieren; eine Neuproduktion von Tristan und Isolde leitet er am Teatro Petruzzelli in Bari. Konzertengagements führen ihn zum Orchester der Komischen Oper Berlin, zum Qatar Philharmonic Orchestra und zum Sinfonieorchester Aachen.

Auch in den vergangenen Spielzeiten arbeitete Marc Piollet an bedeutenden Opernhäusern, darunter das Königliche Theater Kopenhagen (La Bohème mit Anna Netrebko als Mimi), die Bayerische Staatsoper im Rahmen der Münchner Opernfestspiele (Les Contes d'Hoffmann), die Opéra National de Paris (Il barbiere di Siviglia, Les Contes d‘Hoffmann mit Rolando Villazón in der Titelrolle), das Staatstheater Stuttgart (Jenůfa, Herzog Blaubarts Burg/Erwartung), das Teatro Colón in Buenos Aires (Carmen und Don Giovanni), die Wiener Staatsoper (Il barbiere di Siviglia) sowie das Gran Teatre del Liceu in Barcelona (La Bohème und Carmen in einer Inszenierung von Calixto Bieito). Ebenfalls mit Carmen gab er 2014 sein Operndebüt in den USA an der Cincinnati Opera, 2019 leitete er dort Le Nozze di Figaro.

Seit vielen Jahren verbindet ihn eine enge Zusammenarbeit mit der Deutschen Oper am Rhein (diverse Neuproduktionen, zuletzt Petruschka/L’enfant et les sortilèges) und dem Teatro Real in Madrid. Dort gastierte er 2012 mit dem von Publikum und Presse begeistert aufgenommenen Tanztheater C(h)oeurs, einer Produktion des belgischen Choreographen Alain Platel mit Musik von Giuseppe Verdi und Richard Wagner. Es folgten u.a. zwei Neuproduktionen: Während der Proben für L’elisir d’amore (2013/14) bat ihn Gérard Mortier, das Dirigat in Peter Sellars spektakulärer Inszenierung von Tristan und Isolde zu übernehmen.

Marc Piollet konzertierte weltweit mit Klangkörpern wie Gewandhausorchester Leipzig, Münchner Philharmoniker, Stuttgarter Philharmoniker, Sinfonieorchester Basel, Berner Symphonieorchester, Atlanta Symphony Orchestra, Orchestre Symphonique de Montréal, Orchestre National de Lyon, China Philharmonic Orchestra und Tokyo Symphony Orchestra.

Im Festspielhaus Baden-Baden leitete er ein Beethoven-Programm mit Lang Lang und dem Mozarteumorchester Salzburg. Mit Piotr Beczała gestaltet er regelmäßig gemeinsame Operngalas, so auch im April 2021 in Moskau.

Auch mit Annette Dasch verbindet Marc Piollet eine enge künstlerische Zusammenarbeit: bei Sony erschien eine Einspielung mit Mozart-Arien gemeinsam mit der Akademie für Alte Musik Berlin, zu erwähnen sind ebenfalls Tourneen mit ihr und dem Münchner Rundfunkorchester sowie die gemeinsame DVD-Produktion Die Gretchenfrage (EuroArts).

Seit vielen Jahren engagiert sich Marc Piollet intensiv für den Orchesternachwuchs: regelmäßig leitet er Arbeitsphasen der von ihm noch während seiner Studienzeit gegründeten Jungen Sinfonie Berlin. Während seiner Zeit als Wiesbadener Generalmusikdirektor setzte er sich tatkräftig für die Gründung der Orchesterakademie des Hessischen Staatsorchesters Wiesbaden ein. Seit Herbst 2016 ist er Professor für Dirigieren an der Kunstuniversität Graz.