Formé dans un premier temps au Studio-Théâtre d’Asnières-sur-Seine par Jean-Louis Martin-Barbaz et Hervé van der Meulen, Guillaume Marquet entre, en 2001, au Conservatoire national supérieur d’art dramatique de Paris.
En 2011, il a reçu le Molière du « jeune talent masculin » pour son rôle de Rédillon dans [Le Dindon] (mise en scène de Philippe Adrien, Théâtre de la Tempête).
Au théâtre, il a travaillé notamment avec Philippe Adrien (Yvonne, Princesse de Bourgogne, Meurtres de la princesse juive, Ivanov, Le Dindon et Bug) ; Hélène Vincent (Van Gogh à Londres); Nicolas Briançon (Divina) ; Robert Cantarella (La Jalousie du Barbouillé et Une Belle Journée) ; Florence Giorgetti (Dormez, je le veux ) ; Philippe Minyana (Suite 2) ; Alain Gautré (L’Avare) ; Antonio Latella (Périclès) ; Christian Gangneron (Les Sacrifiés, Pierre et le Loup et Zazie dans le métro) ; Agathe Alexis (L’Épreuve) ; Nathalie Sandoz (Le Moche) ; Hervé van der Meulen (Les Trente Millions de Gladiato) ; Jean-Louis Martin-Barbaz (Lorenzacci) ; Julie Timmerman (Un Jeu d’enfants et [ords Are Watching You) ; Chantal Deruaz (L’Ile des esclaves) ; Sophie Lecarpentier (3 Folles Journées ou la Trilogie de Beaumarchais)…
Au cinéma, il a travaillé avec Karim Dridi, Alain Corneau (pré-nomination « meilleur espoir masculin », César 2011), Jacques Maillot et Pierre Godeau. À la télévision, il a travaillé avec Claire de la Rochefoucauld, Olivier Schatzky, Pierre Aknine, Christophe Blanc, Claire Devers, Fabrice Gobert, Frédéric Mermoud, Alain Tasma, Gérard Jourd’hui, Christian Faure, Bertrand Arthuys, Camille Bordes-Resnais, Alexis Lecaye et Laurent Herbiet.
À la radio, il participe à de nombreuses fictions radiophoniques pour France Inter et France Culture avec notamment Catherine Lemire, Blandine Masson, Christine Bernard-Sugy, Marguerite Gâteau, Myron Meerson, Jean-Mathieu Zahnd, Michel Sidoroff, Étienne Vallès, François Christophe, Juliette Heymann, Cédric Aussir…
Au printemps 2015, après avoir participé à la saison 2 des Revenants pour Canal +, il tourne pour France 2 dans Malaterra, l’adaptation française de la série anglaise Broadchurch. Il participe également au prochain long-métrage de Pierre Godeau Défense d’aimer au côté de Guillaume Gallienne.
