מרסליס נולד בניו אורלינס למשפחת מוזיקאים. אביו, אליס מרסליס ג'וניור, היה פסנתרן ומורה לפסנתר. אחיו הבוגר, ברנפורד הוא נגן סקסופון מוערך, אחיו דלפיו הוא נגן טרומבון וצעיר אחיו, ג'ייסון הוא מתופף. הוא עצמו נקרא על שם הפסנתרן וינטון קלי.
כבר בגיל שמונה ניגן מרסליס הצעיר מוזיקת ג'אז מסורתית של ניו אורלינס בכנסייה הבפטיסטית בעירו. בגיל 14 הוזמן לנגן עם התזמורת הפילהרמונית של ניו אורלינס. במהלך לימודיו היה חבר בתזמורות והרכבים נוספים.
ב-1978 עבר מרסליס לניו יורק ללימודים בבית הספר ג'וליארד. שנתיים מאוחר יותר הצטרף לארט בלייקי ללהקת שליחי הג'אז. נדמה כאילו הגעתו של מרסליס בראשית שנות השמונים נתנה להרכב כוחות חדשים וההצלחה של ההרכב, הן כלכלית והן מבחינת המבקרים, השתפרה מהותית. באותה תקופה הושפע מרסליס מחצוצרן גדול קודם של ההרכב, פרדי האבארד.
ב-1982 יצר מרסליס את הרביעייה הראשונה שלו עם אחיו ברנפורד. ב-1984 הקליט לראשונה אלבום יצירות מוזיקה קלאסית עם התזמורת הקאמרית האנגלית (משל מלחינים אנגלים מתקופה הבארוק) עליו זכה בפרס גראמי להופעה סולנית עם תזמורת לאותה שנה והוכתר כאחד מהחצוצרנים הקלאסיים הגדולים של כל הזמנים. מאז 1985 הוציא שלושה אלבומים: Black Codes From the Underground, J Mood ו-Marsalis Standard Time - Volume I שזכו בפרסי גראמי (אחד עבור כל תקליט) בנוסף זכה בסקרי הקוראים והמבקרים של דאון ביט בתוארי החצוצרן הטוב ביותר בג'אז והמוזיקאי הצעיר הבולט ביותר בתחום.
לקראת סוף שנות השמונים החלה קבוצה בראשותו יחד עם בוגרים של מכללת ברקלי למוזיקה בבוסטון (שנקרו "האריות הצעירים") להחזיר את הג'אז לפסיו המסורתיים. מיילס דייוויס כינה את התנועה "ריאקציונרית" ולא הבין מדוע נגנים צעירים מסתכלים אחורה במקום קדימה. מצידם, הם "הצילו את הג'אז" מהתפתחויות מזיקות.
יצירה מוזיקלית
לפי המבקר סקוט יאנאו, לאחר שנים בהן חקר מרסליס את צלילם של חצוצרנים מלואי ארמסטרונג ועד מיילס דייוויס, מצא מרסליס לבסוף בסביבות 1990 (בהקלטת הפסקול "Tune in Tomorrow") את הצליל שלו.
מרסליס מרבה להקליט ולהופיע במסגרת הרכבים שונים שיצר במשך השנים. הקבוצה הבסיסית עמה הקליט רבות הייתה עם הפסנתרן מרקוס רוברטס (שהוחלף באמצע שנות התשעים על ידי אריך ריד), הבסיסט רוברט הורסט והמתופף ג'ף ("טיין") ואטס. אל קבוצה זו הצטרפו בהקלטות שונות נגן הטרומבון ויקליף גורדון, נגן סקסופון האלט וס אנדרסון וטוד ויליאמס בסקסופון טנור. בסדרת הקלטות ה-"Standard Time" הקליט מרסליס (נכון ל-2010) שישה תקליטים ובהם פרשנות לסטנדרטי ג'אז. התקליטים הראשון (מ-1986), השני והשלישי שיצאו ב-1990, הוקדשו לספר השירים האמריקאי הגדול, הרביעי הוקדש ליצירות מאת ת'לוניוס מונק, בחמישי חזר מרסליס ליצירות מתוך ספר השירים האמריקאי הגדול וקלאסיקות פופ אמריקאיות. התקליט השישי בסדרה הוקדש ליצירותיו של ג'לי רול מורטון. תקליטים אלה, שזכו להצלחה כלכלית ולהשמעות רבות הפכו את מרסליס לפרשן מרכזי של סטנדרטים אלו.
בעקבות חקירת ההלחנה של דיוק אלינגטון החל מרסליס ליצור גם יצירות בקנה מידה נרחב, כאשר החשובה בהן היא האורטוריה "דם בשדות" עליה זכה בפרס פוליצר ב-1997. האורטוריה מספרת את סיפורם של שני אפריקאים הנחטפים לעבדות בארצות הברית ומשופעת בהשפעות גוספל, בלוז ומוזיקת נשמה. העיבוד לשלושה זמרים ו-15 מוזיקאים, שלכולם קטעי סולו משמעותיים, נערך על ידי מרסליס וזכה לציון מיוחד לשבח[2].
ב-2011 הופיע בסדרת הופעות בשם "Play the Blues" בה שיתף פעולה בסופרגרופ עם אריק קלפטון בשילוב של בלוז וג'אז. ההופעה שהתקיימה ב-9 באפריל במרכז לינקולן יצאה לאור על גבי תקליטור.
סגנונו הנחוש, הרהוט והדעתני (המוגדר לעיתים גם כגאוותני ושחצני) של מרסליס ודעותיו המוצקות לגבי הכיוון בו צריכים להתקדם הג'אז, הוראת הג'אז וההיסטוריוגרפיה של הסגנון משכו אליו את אש המבקרים וחבריו המוזיקאים כאחת. מיילס דייוויס טען שמרסליס אינו מסוגל לנגן מוזיקה מתקדמת ולכן הוא תוקף אותה. גם הפסנתרן קית' ג'ארט תקף את מרסליס על כך שהוא "מוזיקאי שטחי"[7].