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Tómas Lemarquis naît le à Reykjavik, en Islande. Sa mère est islandaise et son père français est Gérard Lemarquis, enseignant.
Il grandit entre l'Islande et la France. Il étudie le théâtre au Cours Florent, à Paris, où il est le camarade de classe de l'actrice Audrey Tautou. Il fréquente également l'école des beaux-arts de Reykjavík.