Marshall Warren Nirenberg 1927. április 10-én született New Yorkban, Harry és Minerva Nirenberg fiaként. A család 1939-ben a floridai Orlandóba költözött. Korán érdeklődést mutatott a biológia iránt. 1948-ban B. Sc. diplomát, majd 1952-ben M. Sc. diplomát szerzett zoológiából a Floridai Egyetemen, Gainesville-ben. Mesteri disszertációja a caddis legyek (Trichoptera) ökológiai és rendszertani tanulmánya volt.
Ebben az időszakban kezdett érdeklődni a biokémia iránt. Tanulmányait ezen a területen a Michigani Egyetemen, Ann Arborban folytatta, és 1957-ben a Biológiai Kémia Tanszéken megszerezte a Ph. D. fokozatot. Nirenberg diplomamunkája, amelyet Dr. James Hogg irányításával végzett, a hexóztranszportot végző permeáz vizsgálata volt aszcites tumorsejtekben.
1957-től 1959-ig posztdoktori képzést kapott DeWitt Stetten Jr. mellett, majd William Jakoby mellett a National Institutes of Health-ben az Amerikai Rák Társaság ösztöndíjasaként. A következő évben a Közegészségügyi Szolgálat ösztöndíjasa volt, majd 1960-ban kutató biokémikus lett a Dr. Gordon Tompkins által vezetett Metabolikus Enzimek Szekciójában, a Nemzeti Egészségügyi Intézetekben.
1959-ben kezdte tanulmányozni a DNS, az RNS és a fehérje közötti kapcsolat lépéseit. Ezek a vizsgálatok vezettek H. Matthaei-vel annak kimutatásához, hogy a fehérjeszintézishez szükséges a hírvivő RNS, és hogy szintetikus hírvivő RNS-készítményeket lehet használni a genetikai kód különböző aspektusainak megfejtésére.
1962-ben a National Institutes of Health Biokémiai Genetikai Szekciójának vezetője lett.
Nirenberg a Michigani Egyetem, a Yale Egyetem, a Chicagói Egyetem, a Windsori Egyetem (Ontario) és a Harvard Egyetem díszdoktora. További kitüntetései közé tartoznak: Az Amerikai Kémiai Társaság Paul Lewis-díja az enzimkémia területén, 1964; a National Medal of Science, 1965; a Research Corporation Award, 1966; a Hildebrand Award, 1966; a Gairdner Foundation Award of Merit, 1967; a Prix Charles Leopold Meyer, Francia Tudományos Akadémia, 1967; a Joseph Priestly Award, 1968; és a Franklin Medal, 1968. A Columbia Egyetem Louisa Gross Horwitz-díját és a Lasker-díjat H. G. Khoranával közösen kapta 1968-ban. Tagja az Amerikai Művészeti és Tudományos Akadémiának és a Nemzeti Tudományos Akadémiának.
1961-ben kötött házasságot Perola Zaltzmannal, a Brazil Egyetem (Rio de Janeiro) vegyészével. Ő jelenleg a National Institutes of Health biokémikusa.
Ezt az önéletrajzot/életrajzot a díj odaítélésekor írta, és később megjelent a Les Prix Nobel/ Nobel Lectures/The Nobel Prizes című könyvsorozatban. Az információkat néha a díjazott által benyújtott kiegészítéssel frissítik.
Marshall W. Nirenberg 2010. január 15-én halt meg.
.