Народився в єврейській сім'ї заводського майстра Якова Мироновича Маршака (1855-1924). Прізвище «Маршак» є скороченням, що означає «Наш учитель рав Аарон Шмуель Кайдановер» і належить нащадкам цього відомого рабина і талмудиста (1624-1676).
Раннє дитинство і шкільні роки Самуїл провів у містечку Острогожске під Воронежем. У гімназії учитель словесності прищепив любов до класичної поезії, заохочував перші літературні спроби майбутнього поета, і вважав його вундеркіндом.
Одна з поетичних зошитів Маршака потрапила в руки В.Стасова, відомого російського критика та мистецтвознавця, який прийняв гаряче участь у долі юнака. За допомогою Стасова Самуїл переїжджає до Петербурга і вчиться в одній з кращих гімназій. Цілі дні проводить він в публічній бібліотеці, де працював Стасов.
У 1904 в будинку Стасова Маршак познайомився з М. Горьким, який поставився до нього з великим інтересом і запросив його на свою дачу в Ялті, де Маршак жив У 1904-1906 роках. Друкуватися почав в 1907 році, опублікувавши збірник «Сіоніди», присвячений єврейській тематіке- один з віршів було написано на смерть Т. Герцля. Тоді ж він переклав кілька віршів Х. Н. Бялика з їдишу та івриту.
Коли сім'я Горького змушена була покинути Крим через репресії царського уряду після революції 1905, Маршак повернувся до Петербурга, куди на той час перебрався його батько, який працював на заводі за Невської заставою.
Через кілька років для завершення освіти Маршак поїхав вчитися до Англії, спочатку в політехнікумі, потім у Лондонському університеті. Під час канікул він багато подорожував пішки по Англії, слухав англійські народні пісні. Вже тоді почав працювати над перекладами англійських балад, згодом прославили його.
У 1914 повернувся на батьківщину, працював у провінції, публікував свої переклади в журналах «Північні записки» і «Російська думка». У воєнні роки займався допомогою дітям біженців.
У 1920 році, живучи в Краснодарі (колишній Катеринодар), Маршак організовує там комплекс культурних установ для дітей, зокрема створює один з перших в Росії дитячих театрів і пише для нього п'єси. У 1923 році він випускає свої перші віршовані дитячі книги («Будинок, який побудував Джек», «Дітки в клітці», «Казка про дурному мишеня»). 1924 - написана «Казка про дурному мишеня». Одночасно з Театром юного глядача Самуїл Маршак працює в бібліотеці педагогічного інституту. 1924-1925 роки - посаду редактора журналу «Новий Робінзон». 1924-1937 роки - Маршак очолює ленінградську редакцію Детгиза. 27 січня 1925 - народження сина Якова.
1931 - поїздка в Італію, в Сорренто, на дачу до М. Горькому. Тут обидва літератора працюють над доповідною запискою в ЦК партії про організацію державного видавництва дитячої літератури. 1933 рік - написаний і опублікований «Містер Твістер». Серпень 1934 - виступ на першому з'їзді Спілки радянських письменників. Маршак виступає відразу після Горького із співдоповіддю «Про великий літературі для маленьких». 1935 - публікація статті «Повість про одне відкриття» в журналі «Рік вісімнадцятий». Ця стаття передувала низка нарисів, спеціально написаних для дітей вченими.
1938 - переїзд до Москви. Самуїл Маршак бере участь у роботі наради ЦК ВЛКСМ, присвяченого питанням розвитку дитячої літератури. 1939 - нагородження орденом Леніна. 1941-1944 роки - Маршак пише вірші про війну, які публікуються в фронтових газетах, складає гасла до військових плакатів. Виїжджає на фронт, виступає перед солдатами. 1942 - присудження Маршаку Сталінської премії за вірші та плакатні гасла.
1944 рік - Самуїл Маршак нагороджений Сталінською премією як драматург. 1945 - нагородження орденом Вітчизняної війни I ступеня. 16 лютого 1946 - помирає син Маршака Яків. 1947 - Маршак переводить сонети Шекспіра, вірші Роберта Бернса. 1948 - переклад «Пісень Литовського гетто». Книга в цьому ж році опублікована в США. 1949 - нагородження Сталінською премією за переклад шекспірівських сонетів.
1950 - виходить збірник Маршака «Вірші для дітей», за який автор укотре отримує Сталінську премію. 24 вересня 1953 - помирає Софія Михайлівна Маршак. 1955 - поїздка до Шотландії, на ювілей Роберта Бернса. 1960 - в журналі «Новий світ» публікується автобіографічна повість Самуїла Маршака «На початку життя». 1962 рік - видано збірник «Обрана лірика». 22 квітня 1963 - нагородження Ленінською премією. 4 липня 1964 - Самуїл Якович Маршак вмирає. Похований на Новодівичому кладовищі.