Dopo aver frequentato il primo anno della Facoltà di Lettere a Pisa si trasferì con la famiglia a Cagliari, dove si laureò nel giugno 1968. Dopo aver insegnato a Barcellona e a Cagliari, rientrò a Pisa come assistente alla cattedra di Storia medievale. Nel 1980 vinse il concorso per professore ordinario, e per un triennio insegnò nella Facoltà di Magistero dell'Università di Sassari, dove fu anche Direttore dell'Istituto di Storia e, nel biennio 1982-1983, Preside di Facoltà. Fu richiamato a Pisa nel 1983 come professore ordinario di Storia del commercio e della navigazione, e poi, nel 1987, di Storia medievale.
Gli studi e le ricerche di Marco Tangheroni furono orientati prevalentemente alla storia medievale mediterranea, in particolare di Catalogna, Sardegna, Toscana e Pisa, e sono testimoniati da oltre 130 articoli pubblicati in atti di congressi e su riviste italiane e straniere, oltre che da diversi volumi monografici. Relatore in numerosi congressi internazionali, collaborò alla New Cambridge Medieval History. Da ultimo era stato Direttore scientifico della mostra “Pisa e il Mediterraneo”, tenutasi dal settembre 2003 al gennaio 2004.
Successivamente ricoprì l'incarico di consigliere di amministrazione del Teatro «Giuseppe Verdi» di Pisa ed entrò a far parte della Deputazione della Fondazione Cassa di Risparmio di Pisa. Fu insignito dell'Ordine del Cherubino dell'Università di Pisa e della cittadinanza onoraria del Comune di Iglesias.
Nell'Università di Pisa fu direttore del dipartimento di Medievistica, membro del Consiglio di Amministrazione dell'Università, Prorettore nel 1994, componente del Nucleo di valutazione e infine direttore del Dipartimento di Storia dal 3 febbraio 2004; morì otto giorni dopo, per le complicazioni di una malattia renale, lasciando la moglie Patrizia Paoletti, deputata di Forza Italia, e tre figlie adottive, originarie del Rwanda.
Omaggi
Nella sua città natale, Pisa, gli è stata dedicata una galleria urbana [1]. Il comune di Iglesias gli ha intitolato a sua volta una via il 14 agosto 2009.
Nell'ambito dei festeggiamenti per i 450 anni dell'Università di Sassari, la sua immagine è stata apposta all'esterno del Polo Umanistico dell'Ateneo.
Pubblicazioni principali
Gli Alliata: una famiglia pisana nel Medioevo, CEDAM-Casa Editrice Dott. Antonio Milani, Padova, 1969.
Politica, commercio, agricoltura a Pisa nel Trecento, Pacini Editore, Pisa, 1973 (II edizione 1984, ristampa: Pisa University Press, Pisa, 2002).
Aspetti del commercio dei cereali nei paesi della Corona d'Aragona, I, La Sardegna, Centro di Studi sui rapporti italo-iberici, Cagliari, 1981 (ristampa: Pacini Editore, Pisa, 1984).
Sardegna Mediterranea, Collana Fonti e studi del Corpus membranarum italicarum, Studi e Ricerche, Serie I, Volume XXIII, Il Centro di Ricerca, Roma, 1983.
La città dell'argento: Iglesias dalle origini alla fine del Medioevo, Liguori Editore, Napoli, 1985.
Medioevo Tirrenico, Pacini Editore, Pisa, 1992.
Commercio e navigazione nel Medioevo, Editori Laterza, Roma-Bari, 1996.
Pisa e il Mediterraneo: uomini, merci e idee dagli Etruschi ai Medici, Skira (2003) ISBN 9788884915207
Della Storia: in margine ad aforismi di Nicolás Gómez Dávila, Sugarco Edizioni, Milano, 2008 (pubblicato postumo).