Маршалл Ниренберг родился 10 апреля 1927 года в Бруклине, одном из районов Нью-Йорка, в семье выходцев из Российской империи - Харри Эдварда Ниренберга и Минервы Быковской.С 1937 года семья жила в Орландо (штат Флорида), где его отец управлял молочной фермой и основал Конгрегацию (общину) либерального иудаизма.

    В 1944 году Маршалл Ниренберг был зачислен в Университет Флориды, где изучал зоологию и биологию, которыми он интересовался с детских лет. С 1945 по 1947 г., будучи студентом последнего курса, он работал ассистентом в отделе биологии, где смог проверить свои педагогические способности.

   Ниренберг также изучал биохимию в лаборатории питания, приобретая опыт работы с радиоизотопами – радиоактивными элементами, которыми можно метить вещества, а затем прослеживать их активность в химических реакциях.

   После получения в 1948 году степени бакалавра в Университете Флориды, Ниренберг приступил к завершению обучения в отделе биологии. В качестве научного сотрудника он провел год в лаборатории питания и написал диссертацию по таксономии и экологии майской мухи - типичного насекомого Флориды - на соискание ученой степени магистра. В 1952 году ему была присвоена степень магистра по биологии. 

   ДНК содержит четыре азотистых основания: аденин, тимин, гуанин и цитозин. Молекула аденина в цепи ДНК всегда находится в паре с молекулой тимина другой цепи ДНК; аналогично молекула гуанина всегда связана с молекулой цитозина. Таким образом, две цепи ДНК комплементарны, и репликацию ДНК можно представить следующим образом: две цепи отделяются друг от друга и параллельно каждой из них синтезируется новая нуклеотидная цепь.

   Последовательность азотистых оснований в ДНК составляет генетический код, т.е. триплет нуклеотидов кодирует генетические инструкции по включению одной аминокислоты в молекулу белка. (Белки образованы из аминокислот, связанных в цепи.) Ген содержит инструкции по биосинтезу целой белковой молекулы.

   Молекулы РНК, которые также образованы нуклеотидными цепями, снимают копию с генетического кода ДНК в ядре клетки и переносят ее в цитоплазму к рибосомам, где формируются молекулы белка. РНК также отвечает за перенос аминокислот к месту синтеза белка, обеспечивая таким образом их соединение в надлежащей последовательности.

   Незадолго до начала исследований Ниренбергом по биохимии нуклеиновых кислот,  в НИЗ были выделены и очищены ферменты, ответственные за биосинтез ДНК и РНК. В начале 60-х годов Маршалл Ниренберг и его коллеги провели важную серию экспериментов, которые позволили им расшифровать генетический код. 

   Генетический код контролирует не только образование всех белков, необходимых организму для поддержания своего существования, но также и передачу наследственных признаков.

   Расшифровав код, Маршалл Ниренберг предоставил сведения, которые со временем могут дать возможность ученым контролировать наследственность и устранять заболевания, вызванные генетическими дефектами.

   Существуют открытия, которые не просто умножают знания людей, а переворачивают представления о науке и мире в целом. Именно такие открытия удостаиваются Нобелевских премий.

   Разумеется, не каждая работа, за которую была вручена данная премия, является важной вехой в развитии науки - по-настоящему великих открытий не так много. Но расшифровка генетического кода относится к великим, «стопроцентным» нобелевским достижениям.

   В 1968 году Ниренберг разделил Нобелевскую премию по физиологии и медицине с Робертом У. Холли и Харом Гобиндом Кораной, которая была присуждена им «за расшифровку генетического кода и его функционирования в синтезе белков».

   В Нобелевской лекции Ниренберг сказал: «Передача информации от нуклеиновой кислоты к белковому синтезу происходит последовательно, в соответствии с систематическим кодом по относительно простым правилам. Каждая единица нуклеиновой кислоты определяет вид отобранных молекул, их положение относительно предыдущей отобранной молекулы и время события относительно предыдущего. Таким образом, нуклеиновая кислота функционирует одновременно как матрица для других молекул и как биологические часы».

   После того как генетический код был разгадан, Маршалл Ниренберг обратил внимание на клеточные механизмы контроля, надеясь понять, почему определенный набор биохимических реакций происходит именно в данной клетке.

   Маршалла Ниренберга также интересовало, как различные типы клеток, такие, как нервные и мышечные, дифференцируются в ходе эмбрионального развития или в случае опасности в окружающей среде. Его работа дала основание предположить, что генетический код млекопитающих существует несколько биллионов лет и что он одинаков у всех видов.

   С 1966 года и до самой смерти, Маршалл Ниренберг состоял в должности главного биохимика генетической лаборатории Национального института сердца, легких и крови США. Ниренберг был одним из тех старых ученых, которых отличали блестящий ум и нестандартные подходы.

   Его работы заслуживают того, чтобы о них знали не только специалисты-биологи. Они являются уникальным пособием для тех, кто хочет научиться думать. 

   Многочисленные награды Ниренберга включают: медаль науки Национального научного общества (1965), медаль Франклина, Франклиновского института распространения технических знаний (1968), медаль Пристли Американского химического общества (1968) и награду Луизы Гросс-Хорвиц Колумбийского университета (1968). Он – член Национальной академии наук, Американского химического общества, Биофизического общества и Общества эволюционной биологии; имеет почетные степени университетов Мичигана, Чикаго, Виндзора, Йельского университета, Университета им. Джорджа Вашингтона и Вейцмановского института (Израиль).