Polytechnicien et ingénieur de l'Ecole nationale supérieure des télécommunications et docteur es Sciences, Jean-Yves Marzin entame sa carrière au Centre national d'études des télécommunications où il anime de 1987 à 1996 un groupe d'optique des micro et nanostructures. Professeur au département de physique de l'école polytechnique de 1994 à 2006, il rejoint le CNRS en 1996 où il dirige le Laboratoire de microstructures et de micro-électronique jusqu'en 2001, puis contribue à la création du Laboratoire de photonique et de nanostructures qu'il dirige jusqu'en 2011.
Directeur du programme interdisciplinaire de recherches "nanosciences-nanotechnologies" du CNRS de 2002 à 2005 et membre, à ce titre, du comité de coordination du Programme national nanosciences, Jean-Yves Marzin représente la France au comité de domaine « Matériaux, physique et nanosciences » du programme européen COST depuis 2007. Jean-Yves Marzin est actuellement responsable pour le CNRS et l'Université Paris Sud du projet de Centre de nanosciences et de nanotechnologies du plateau de Saclay et coordinateur adjoint du labex NanoSaclay.