Après des études à l'Université Carnegie-Mellon, Rob Marshall fait ses premiers pas à Broadway avec la chorégraphie de la comédie musicale 'Le Baiser de la femme araignée', en 1992. Il signe ensuite le chorégraphies de différents spectacles musicaux, dont 'A Funny Thing Happened on the Way to the Forum', 'Victor/Victoria' avec Julie Andrews, et 'Company' de Stephen Sondheim, avant de faire enfin le grand saut, en 1998, avec le reprise à New York de 'Cabaret'. Il en cosigne la mise en scène avec Sam Mendes. Le spectacle est récompensé aux Tony, ainsi qu'au Drama Desk Award et à l'Outer Critics Circle Award. En 1999, il réalise pour Disney une nouvelle version télévisée du spectacle 'Annie' avec Kathy Bates dans le rôle titre. Marshall remporte l'Emmy de la meilleure chorégraphie et est cité au Directors Guild Award ainsi qu'à l'Emmy du meilleur réalisateur. En 2002 il se lance dans le cinéma avec la réalisation de l'adaptation sur grand écran de la comédie musicale 'Chicago'.