Marc Fontecave est professeur au Collège de France et directeur du Laboratoire de Chimie des Processus Biologiques.
Ses travaux ont pour objet, en particulier, la compréhension de la structure et la réactivité des centres métalliques présents dans les protéines, appelées métalloprotéines. Ces recherches peuvent avoir des applications dans le domaine de la chimie (catalyseurs sélectifs), de la santé (anticancéreux, antioxydants), de l'environnement (bioremédiation) et de l'énergie (production/activation de l'hydrogène).
Il est également président de la Fondation du Collège de France et membre de l'Académie des Sciences.