Marco Pontecorvo inizia la sua carriera cinematografica sulle orme del padre Gillo nel 1985 lavorando nel reparto macchine da presa, per diventare poi un apprezzato direttore della fotografia. Ad oggi Pontecorvo ha realizzato in qualità di direttore della fotografia più di 30 film prodotti sia da Studios che da produttori indipendenti tra cui Passione, Letters to Juliet, My one and only, The last legion, Firewall, My House in Umbria, le serie tv Game of Thrones e Rome della HBO e vari documentari, corti e pubblicità.
La carriera di Pontecorvo come regista inizia nel 2003 con il cortometraggio ORE DUE: CALMA PIATTA interpretato da John Turturro. L'esordio sul grande schermo arriva nel 2008 con PA-RA-DA, il film basato sulla vera storia del clown francese Miloud Oukili e il suo incontro con i bambini che vivono nei canali sotterranei di Bucarest. Il film, presentato in anteprima al Festival di Venezia e a livello internazionale al Festival di Toronto, ha ottenuto grande successo di critica e pubblico in festival internazionali di tutto il mondo, vincendo numerosi premi tra cui il Festival Internazionale di Mar del Plata (Argentina), Zlin (Repubblica ceca), Castellinaria (Svizzera) e molti altri. In Italia Pontecorvo è stato nominato come miglior regista di opera prima al David di Donatello e ai Nastri d'Argento e ha vinto per la stessa categoria il Globo d'Oro della stampa estera. Pontecorvo ha recentemente diretto i film tv HELENA e GLORY, LE RAGAZZE DEL WEB e L'ORO DI SCAMPIA, e le mini-serie ALADINO e RAGIONE DI STATO, tutti prodotti da Rai Fiction. Di nuovo sugli schermi nel 2015 con TEMPO INSTABILE CON PROBABILI SCHIARITE, interpretato da Luca Zingaretti, Lillo, Carolina Crescentini, John Turturro e Lorenza Indovina.