Рене де Сен-Марсо родился в Реймсе в богатой семье. Он был внуком Августина Мари де Поль де Сен-Марсо (1790-1870), мэра города Реймса, мецената, много сделавшего для города, и основателя компании по производству шампанских вин. В восемнадцать лет Рене де Сен-Марсо уехал в Париж, где учился в Национальной школе изящных искусств у скульптора Франсуа Жуффруа. Будучи богатым человеком, он отказался от участия в конкурсе на Римскую премию, дававшую право бесплатной поездки в Рим, и вместо этого поехал в Италию сам, остановив свой выбор на Флоренции (1868). В 1873-74 годах он побывал в Италии ещё раз.
Стиль Сен-Марсо знаменовал собой переход от традиционной скульптуры к поискам новой формы. Так, когда после Франко-Прусской войны он получил заказ создать в Реймсе надгробие аббата Мируа, французского патриота, расстрелянного немецкими солдатами, то изобразил его лежащим на животе, как бы упавшим на землю после расстрела. Не менее новаторскими были и многие другие работы мастера, на которых фигуры то застывают в причудливых позах, то как будто врастают в камень. При этом, на протяжении всей жизни творчество Сен-Марсо пользовалось устойчивой популярностью у современников.
Он выставлялся на Парижском салоне начиная с 1868 года. В середине 1870-х годов, после возвращения из Италии, он создал подчёркнуто ренессансную по своим формам скульптуру «Дух, охраняющий тайну гробницы», напомнившую зрителям стиль Микеланджело, которая ныне хранится в музее Орсе.
Возможно наиболее известной работой Сен-Марсо является выполненная из бронзы и гранита скульптура, установленная в 1909 году перед зданием штаб-квартиры Всемирного почтового союза в Берне, Швейцария. Скульптура представляет пять фигур, символизирующих пять континентов, которые как бы парят в воздухе, взявшись за руки, вокруг земного шара, символизируя свободную передачу почтовых отправлений по всему миру. В честь этого памятника и его создателя, Сен-Марсо, Швейцарией и Францией в 2009 году была выпущена совместная почтовая марка. На современном флаге Всемирного почтового союза также изображён памятник работы Сен-Марсо.
И без того обеспеченный человек, Сен-Марсо женился в 1892 году на Маргарите Журден (1850—1930), вдове художника-академиста Эжена Бони (1841—1891), состояние которого она только что унаследовала. Музыкальный салон Маргариты де Сен-Марсо на бульваре Мальзерб в Париже конкурировал со знаменитым салоном княгини де Полиньяк. Маргарита была одним из прототипов мадам Вердюрен в романе Марселя Пруста «В поисках утраченного времени». В 1913 году Рене де Сен-Марсо усыновил троих взрослых сыновей Маргариты от первого брака. Увлечением Сен-Марсо было коллекционирование античных монет. Увлекаясь нумизматикой, он и сам работал, как медальер.
Рене де Сен-Марсо скончался в Париже, но похоронен был на кладбище церкви Сен-Мартен в Кюи-Сен-Фиакре (департамент Приморская Сена). В этом городе он владел загородным домом (шале), где его семья отдыхала летом.
В честь Сен-Марсо и его деда назван бульвар Сен-Марсо в Реймсе. Кроме того, его именем названа улица в Париже.
Stanislas Lami, Dictionnaire des sculpteurs de l'École française au xixe siècle, tome IV, N-Z, Paris, Librairie ancienne Honoré Champion, 1921, pp. 221–226.
Collectif, Regards sur un artiste: René de Saint-Marceaux, Reims, musée des Beaux-Arts, 2015. — Catalogue de l'exposition du 12 décembre 2015 au 28 février 2016 au musée des Beaux-Arts de Reims.
Lucette Turbet, «De Reims à Berne: René de Saint-Marceaux (1845-1915), sculpteur du mouvement», La Vie en Champagne, no 57, janvier-mars 2009.
Jean-Michel Nectoux, Antoinette Le Normand-Romain, Véronique Alemany-Dessaint et al., Les Saint-Marceaux: une famille d'artistes en 1900, Paris, Réunion des musées nationaux, 1992, 106 p. (ISBN 2-7118-2726-7) — Catalogue de l'exposition à Paris au musée d'Orsay du 20 octobre 1992 au 17 janvier 1993, et à Reims au musée des Beaux-Arts du 12 mars au 8 juin 1993.
Georges Gardet, Notice sur la vie et les œuvres de M. de Saint-Marceaux : lue dans la séance du samedi 11 janvier 1919, Paris, Institut de France, 1919, 18 p.
Charles-Marie Widor, Funérailles de M. de Saint-Marceaux […] le lundi 26 avril 1915, Paris, Institut de France, 1915, 4 p. [discours].
Guillaume Peigné, Dictionnaire des sculpteurs néo-baroques français (1870-1914), Paris, CTHS, coll. «Format no 71», 2012, 559 p., p. 431-438, ISBN 978-2-7355-0780-1
Lucette Turbet, Sculpter l'intime, René de Saint-Marceaux 1845-1915, Éditions L'Harmattan, 2020, 246 p., ISBN 978-2-343-20628-8