Tras jugar sus dos primeras temporadas en el pequeño Junior College de Kilgore, fue transferido a los Tigers de la Universidad Estatal de Luisiana, donde jugó sus dos temporadas restantes, en las que promedió 20,4 puntos y 5,5 rebotes por partido.[1] En su primera temporada con los Tigers fue el segundo máximo anotador de la Southeastern Conference, con 19,6 puntos por partido, además de acabar también en la segunda posición en porcentaje de tiros libres, con un 81,7% de efectividad.[2] Su mejor actuación de la temporada la logró ante Auburn, consiguiendo 38 puntos y 7 rebotes, anotando un triple decisivo a falta de 3 segundos para el final, para dejar el marcador 81-80.[3]
En su última temporada como universitario fue elegido por unanimidad Jugador del Año de la SEC,[4] tras acabar como segundo mejor anotador de la conferencia, con 21,1 puntos por partido. En solo dos años con los Tigers acabó con 1.371 puntos, el 21º mejor registro de la historia de LSU, además de con el sexto mejor promedio de anotación.[2]
El 19 de febrero de 2015, fue traspasado a Phoenix Suns a cambio de Isaiah Thomas.[10] Completó la temporada 2014–15 con los Suns, participando en 9 encuentros.
El 25 de julio de 2015, Thornton firma con Houston Rockets.[11] El 18 de febrero de 2016, fue traspasado junto a Donatas Motiejūnas a Detroit Pistons.[12] Pero los Pistons rechazaron el acuerdo y Marcus tuvo que volver a Houston, donde fue cortado días más tarde.[13] El 9 de marzo firma con Washington Wizards hasta final de temporada.[14]
Tras casi tres años sin jugar, el 8 de enero de 2022, firma por los Motor City Cruise de la NBA G League,[21] pero fue cortado el 21 de enero, tras cuatro encuentros.
La prometida de Thornton, Lyndsey Duplessis, dio a luz a su primer hijo el 1 de enero de 2016, una niña llamada Maleia.[22] Thornton es primo del también jugador profesional Al Thornton.[23]
↑«WIZARDS SIGN MARCUS THORNTON». MonumentalSportsNetwork.com. 9 de marzo de 2016. Archivado desde el original el 2 de febrero de 2017. Consultado el 4 de enero de 2021.
