Мальчику было три года, когда родители расстались. Отец остался в Грузии, а Марлен с мамой переехал в Москву, где та хотела возобновить сценическую карьеру. Нина Михайловна активно выступала в театрах, встречалась с коллегами по цеху. В итоге, часто оставляла сына одного. Узнав об этом, Мартын Леванович забрал Марлена обратно в Грузию. В 1937 году отца репрессировали. Марлена забрала вернувшаяся в Тбилиси мать.
Еще будучи в начальной школе, Марлен проявлял большой интерес к рисованию и другим видам искусства. Он всерьез задумывался о профессии художника: в свободное время много рисовал, посещал художественные выставки. В старших классах начал готовиться к поступлению в Тбилисскую академию художеств. Но не прошел конкурс.
Конечно, Марлен был разочарован, но о прекрасном мечтать не перестал. Он решил временно устроиться на Тбилисскую киностудию ассистентом художника комбинированных съемок. И все, кино его больше не отпустило.
После окончания Великой Отечественной войны Хуциев поступил в Москве во Всесоюзный государственный институт кинематографии на режиссерский факультет. И спустя пять лет стал выпускником мастерской заслуженного деятеля искусств РСФСР Игоря Савченко. Дипломной работой Хуциева стал короткометражный фильм "Градостроители", созданный совместно с другим начинающим режиссером - Феликсом Миронером.
Успешно закончив учебу, Марлен Хуциев пять лет проработал на Одесской киностудии. Сначала ассистентом по дубляжу, потом вторым режиссером и, наконец, режиссером. Затем перешел на Киностудию им. М. Горького, а с 1965-го стал режиссером "Мосфильма".
Первый же фильм Хуциева - "Весна на Заречной улице" - стал одновременно и самым его известным. Он был снят в 1956 году на Одесской киностудии вновь в соавторстве Феликсом Миронером. Кинолента сразу же завоевала невероятную популярность и благосклонные оценки критиков. История любви сталевара и учительницы покорила советских зрителей. Картину в первый год проката посмотрело более 30 миллионов человек. Хуциев проснулся знаменитым. После этой киноработы режиссера приняли в Союз кинематографистов СССР. Марлен Мартынович вспоминал: "Я был одним из первых его членов, а рядом такие мастера! Это придавало сил и веры в профессию".
"Весна на Заречной улице" стала пропуском в жизнь для еще одного таланта: в качестве оператора на съемках картины работал Петр Тодоровский. С Хуциевым он взаимодействовал дважды. Второй раз в 1970 году и уже в качестве актера в военной драме "Был месяц май".
В 1958-м состоялась премьера первой самостоятельной режиссерской работы Марлена Мартыновича - мелодрамы "Два Федора". Фильм Хуциева вновь покорил сердца зрителей и дал хороший старт актерской карьере Василия Шукшина.
Следующий фильм Хуциева "Застава Ильича" - разговор о первом послевоенном поколении, о людях, ищущих не только смысл жизни, но и свое место в ней. Власти картину не одобрили, увидев в ней безыдейность. На встрече с деятелями искусства в 1963 году первый секретарь ЦК КПСС Никита Хрущев выступил с резкой критикой фильма: "Даже наиболее положительные персонажи - трое рабочих парней - не знают, как им жить. А это в эпоху строительства коммунизма!". "Тлетворное" влияние картины Хрущев усмотрел и в звучащих в ней стихах Рождественского, Окуджавы, Ахмадулиной, Вознесенского, Евтушенко.
Марлену Мартыновичу многое в фильме пришлось переделать - вырезать сцены, изменить финал. Вместо пронзительного диалога с погибшим отцом ("А мне 21… Как я могу тебе советовать?") появились пафосные слова о "завещании Родины". В результате, значительно отредактированная кинолента вышла на экраны только в 1965 году под названием "Мне двадцать лет". Но это все равно не помешало фильму стать одним из ярких символов оттепели. (Изначальную же версию "Заставы Ильича" зрители смогли увидеть только в 1988 году.)
За свою режиссерскую карьеру фильмов Хуциев снял немного. Еще четыре художественных: "Июльский дождь" (1966), "Был месяц май" (1970), "Послесловие" (1983), "Бесконечность" (1991). И три документальных: "Алый парус Парижа" (1971), "И все-таки я верю…" (фильм Михаила Ромма, завершенный после его смерти Хуциевым, Элемом Климовым и Германом Лавровым; 1974) и "Люди 1941 года" (2001). Для шести своих фильмов Хуциев написал сценарии.
Но режиссер брал не количеством… Каждая его кинолента становилась важным высказыванием. Каждый новый проект режиссер обдумывал и вынашивал годами, мысленно доводя до совершенства, а потом это совершенство стремился воплотить на экране.
Марлен Мартынович был режиссером, снимавшим эпоху, страну и ее людей. Порой, чтобы это подчеркнуть он добавлял в свои художественные фильмы кадры реальной кинохроники. Например, в "Заставе Ильича" есть документальные кадры с первомайской демонстрации 1961 года. Запечатлены и Чистые пруды, и Политехнический музей, и Цветной бульвар с трамваями такими, какими они были тогда, в начале 1960-х.
Последним завершенным художественным кинопроектом режиссера стал фильм "Бесконечность". Картину "Невечерняя", работа над которой продлилась около восьми лет, Хуциеву так завершить и не удалось. Перестав снимать, Марлен Мартынович продолжил преподавательскую деятельность во ВГИКе, которой занимался раньше. С 1987 по 2009 год он был там заведующим кафедрой режиссуры игрового кино.
Творчество Хуциева получило признание не только на отечественных, но и на международных фестивалях и конкурсах. Картина "Застава Ильича" была удостоена специального приза жюри Венецианского кинофестиваля и награды Международного фестиваля европейского кино в Риме (1965). Фильм "Был месяц май" принес Марлену Мартыновичу премию за режиссуру на фестивале "Злата Прага" (1970), а лента "Бесконечность" была отмечена на Берлинском кинофестивале (1992). Марлен Хуциев в 1993 году стал лауреатом Государственной премии РФ в области литературы и искусства.
Именитого режиссера не стало 19 марта 2019 года. Похоронен Марлен Хуциев на Троекуровском кладбище в Москве.