Né le 19 février 1924 à New York dans un milieu aisé, son père Lamont Waltman Marvin était administrateur d'une agence de publicité de Madison Avenue, et sa mère Courtenay Washington Davidge (née Court) une rédactrice de mode au magazine Photoplay. Lee à un frère Robert né en 1922. Elève indiscipliné, il se fait régulièrement renvoyer des établissements où il est inscrit. Le dernier lycée qui l’accueille est situé en Floride, ce qui permet au jeune Lee de passer le plus clair de son temps libre à chasser le cerf, le dindon sauvage et le puma dans les Everglades.

A 18 ans, il décide de s’engager dans l’armée et rejoint le United States Marine Corps comme sniper. Intégré à la 4ème division des Marines, il est envoyé sur le théâtre des opérations de la Guerre du Pacifique. Il est blessé au nerf sciatique lors de la bataille de Saipan, lors de l’assaut sur le Mont Tapaucho. Sa blessure lui vaudra un an d’hôpital militaire. Il est rendu à la vie civile en 1945, avec le grade de soldat de première classe, et plusieurs décorations, dont la Purple Heart et la Presidential Unit Citation.

Démobilisé, il exerce le métier de plombier, lors d'une réparation dans un théâtre, le producteur lui propose de remplacer un acteur tombé malade, pris au jeu il se découvre une vocation pour le théâtre. Nanti d'une bourse, il fait ses classes à Broadway en se produisant dans la pièce de Herman Melville «Billy Budd» pour une centaine de représentations, à la suite de quoi Lee Marvin part pour Hollywood. Repéré par Henry Hathaway, il débute avec comme radio à bord d'un navire dans un film de guerre «La Marine est dans le lac» (1950). Il se distingue en chef de gang de motards opposé à Marlon Brando dans «L’équipée sauvage» 1953 de Laslo Benedek. Doté d'un physique impressionnant avec un humour noir, la voix rauque, le regard sombre et chargé de haine, il devient un second couteau voué à jouer des personnages cyniques voire sadiques personnifiant avec une rare constance les pires instincts proche d’une cruauté bestiale.

En 1953, Fritz Lang lui offre un rôle phare celui d'un gangster qui montre une cruauté pathologique dans «Règlement de comptes» avec Gloria Grahame qu’il défigure en lui lançant du café bouillant au visage. Puis un marin dans « Ouragan sur le Caine » (1954) d’Eward Dmytryk aux côtés d’Humphrey Bogart commandant d’un dragueur de mines avec José Ferrer et Van Johnson.

Pour Richard Fleischer dans « Les inconnus dans la ville » (1956), il campe un braqueur de banque toxicomane à l’amphétamine. Il partage la tête d’affiche avec Jack Palance dans le western particulièrement violent « La peur au ventre » (1956) de Stuart Heisler et aussi dans le film de guerre « Attaque ! » (1956) de Robert Aldrich où tous deux se plaignent de leur supérieur le capitaine Cooney (Eddie Albert) pour sa lâcheté aux combats.

Dans les années 60, John Ford lui offre des rôles correspondant à son personnage de dur à cuir, et d’agressif, citons « L'homme qui tua Liberty Valance » (1962) il est le cruel pistolero Liberty Valence on assiste à un face à face inoubliable avec John Wayne et James Stewart. Il retrouve le Duke pour camper un bagarreur ivrogne dans « La taverne de l’Irlandais » (1963) de John Ford En 1964, il interprète un tueur professionnel nerveux et violent dans «A bout portant» de Don Siegel avec Angie Dickinson, sa prestation est récompensée par le prix du meilleur acteur étranger à la cérémonie des BAFTA Awards. On le découvre en hors-la loi pousser la chansonnette dans le comique «Cat Ballou» (1965), d'Elliott Silverstein avec Jane Fonda dans le rôle titre, qui pour venger son père elle s'associe avec des hors-la-loi, il est récompensé de six prix dont l'Oscar du meilleur acteur. Robert Aldrich le propulse au rang de super star avec « Les douze salopards » (1967) il recrute douze condamnés à mort en échange d'une amnistie pour une mission suicide, attaquer un château en France, et tuer le plus possible de généraux nazis, il est récompensé du Laurel d'or pour son rôle du Commandant John Reisman.

On le voit, avec des longs cheveux blancs et des rouflaquettes, le chapeau haut de forme dans un western tiré d'une comédie musicale à l'époque de la ruée vers l'or « La Kermesse de l'Ouest » (1969) de Joshua Logan, il campe un bagarreur alcoolique, qui avec un jeune fermier Clint Eastwood, ils découvrent de nombreuses pépites d’or.

Dans les années 70/80 les traits burinés il complète sa filmographie avec « Carnage » (1971) de Michael Ritchie un homme de main d'un riche industriel véreux Gene Hackman. Dans « L’empereur du Nord » (1973), Robert Aldrich en fait un vagabond pendant la Grande Dépression qui défie Ernest Borgnine une brute sanguinaire et sadique qui surveille les voyageurs qui montent clandestinement dans son train ; un braqueur de banque vieillissant blessé et proche de la mort nommé Spikes dans « Du sang dans la poussière » (1973) de Richard Fleischer, trois ados (Gary Grimes, Charles Martin Smith et Ron Howard) le soignent, après l'avoir ramener à la vie, le trio décide d’échapper à leur vie banale en devenant eux-mêmes des hors-la-loi, les garçons convainquent Spikes de leur apprendre les voies du desperado.

Dans un excellant le film d’action et d’espionnage « Avalanche Express » (1973) de Mark Robson, il campe l'agent secret Wargrave (Lee Marvin) qui aide le général Marenkov (Robert Shaw) à passer à l'ouest pour démanteler un réseau russe en Europe, mais vu l'importance de sa fonction dans l'Union soviétique, les agents moscovites dont Bunin (Maximilian Schell) feront tout pour l'éliminer y compris en déclenchant des avalanches sur le trajet du train.

Citons aussi son personnage du sergent Possum dans « Au-delà de la gloire » (1979) de Samuel Fuller, novembre 1918, dans un champ de bataille, le sergent Possum (Lee Marvin) regarde les cadavres des soldats américains et allemands, entendant un Allemand crier et ne comprenant pas ce qu'il dit, le sergent le tue, quelque temps après, son officier lui annonce que la guerre est finie, il regrette alors de l'avoir tué.

Ses derniers personnages sont de la même veine avec « Canicule » (1983) de Yves Boisset, il campe un gangster traqué par la police à la suite d'un hold-up sanglant, et dans son dernier film « Delta Force » (1985) de Menahem Golan il est le colonel Alexander qui dirige l'équipe des forces spéciales.

Dans la vie, Lee Marvin était connu pour sa forte personnalité aux colères légendaires. Après l'échec de son premier mariage avec Bett Edeling (1951-67) qui lui a donné quatre enfants, il se retire avec sa seconde épouse, Pamela Freeley en 1970, dans un ranch à Tucson en Arizona, dont l'une des baies vitrées donnait sur le désert. C'est en ce lieu aride et propice à la réflexion, qu'il décède d'un arrêt cardiaque le 29 août 1987 à l'âge de 63 ans. Pour avoir héroïquement servi la bannière étoilée, Lee Marvin fut inhumé au cimetière militaire d'Arlington, entre le Soldat inconnu et John Kennedy.

1968 - Pour le film : LES DOUZE SALOPARDS - Laurel d'Or - Meilleure interprétation masculine, États-Unis.

1966 - Pour le film : CAT BALLOU - Oscar du meilleur acteur, États-Unis.

1966 - Pour le film : CAT BALLOU - BAFTA - Meilleur acteur étranger aux British Academy Awards, Royaume-Uni.

1966 - Pour le film : CAT BALLOU - Golden Globe - Meilleur acteur de cinéma catégorie musical ou comédie, États-Unis.

1966 - Pour le film : CAT BALLOU - Laurel d'Or - Meilleure interprétation masculine – Comédie, États-Unis.

1966 - Pour le film : À BOUT PORTANT - BAFTA - Meilleur acteur étranger aux British Academy Awards, Royaume-Uni.

1965 - Pour le film : CAT BALLOU - Ours d'Argent - Meilleur acteur au festival international du cinéma de Berlin, Allemagne.

1965 - Pour le film : CAT BALLOU - Prix NBR - Meilleur acteur par la National Board of Review, États-Unis.

1965 - Pour le film : LA NEF DES FOUS - Prix NBR - Meilleur acteur par la National Board of Review, États-Unis.

1965 - Pour le film : LES PROFESSIONNELS - Laurel d'Or - Meilleure interprétation masculine – Action, États-Unis.