Marcus Pleyer hat Rechtswissenschaften in Heidelberg und Singapur als Stipendiat der Studienstiftung des deutschen Volkes studiert. Im Anschluss legte er von 1995 bis 1997 sein Rechtsreferendariat am Oberlandesgericht Karlsruhe ab. 1997 bis 1998 absolvierte er als Stipendiat des DAAD einen Master of Laws (LL.M.) an der Universität Edinburgh in Großbritannien. Danach wechselte er zur Juristischen Fakultät der Technischen Universität Dresden und arbeitete dort von 1998 bis 2004 als Wissenschaftlicher Assistent am Lehrstuhl für Öffentliches Recht. Gleichzeitig promovierte er dort zum Dr. iur mit dem Thema „Föderative Gleichheit“. 2002 legte er seinen Master of Business Administration (M.B.A.) an der Universität Wales in Kooperation mit der Fernuniversität Hagen ab.
Von 2004 bis 2006 arbeitete Dr. Marcus Pleyer als Referent in der Bundesanstalt für Finanzdienstleistungsaufsicht, 2006 als Referent im Bundesministerium der Finanzen. Anschließend war er bis 2011 als Referent im Bundeskanzleramt (Mittelstandspolitik, Wettbewerbspolitik, Wirtschaftsrecht, Finanzmarktstabilisierung, G7, G20) tätig.
2011 wechselte er wieder ins Bundesministerium der Finanzen und arbeitete bis 2014 als Leiter des Ministerbüros des damaligen Bundesministers Wolfgang Schäuble. Anschließend leitete er bis 2015 das Referat für Internationale Finanzmärkte. Danach war er bis 2025 Leiter der Unterabteilung VII A (Bekämpfung Terrorismus- und Proliferationsfinanzierung und Geldwäsche, Cyber-Security, Sanktionen, digitale Finanztechnologien, KfW und andere Förderbanken, Verbraucherschutz, Aufsicht über die Bundesanstalt für Finanzdienstleistungsaufsicht) im Bundesministerium der Finanzen.
Seit 2015 nahm Hr. Pleyer zusätzlich verschiedene Sonderaufgaben wahr: So beriet er von 2015 bis 2016 im Auftrag des Bundesministeriums der Finanzen und des Auswärtigen Amtes die ukrainische Finanzministerin in Kyiv. Von 2016 bis 2025 war Hr. Pleyer Mitglied des Verwaltungsrates der Landwirtschaftlichen Rentenbank und wirkte von 2017 bis 2025 als Kuratoriumsmitglied mit am Aufbau des Kernenergieentsorgungsfonds als Bundesstiftung. Von 2019 bis 2020 nahm er die Aufgabe des Vizepräsidenten der internationalen Organisation zur Bekämpfung von Terrorismusfinanzierung und Geldwäsche, Financial Action Task Force (FATF), in Paris wahr und wurde schließlich von 2020 bis 2022 ihr erster Präsident mit einem erweiterten 2-jährigen Mandat. Von 2022 bis 2025 leitete er zudem eine Projektgruppe zur Reform der Strukturen der Finanzkriminalitätsbekämpfung in Deutschland.
Dr. Marcus Pleyer ist seit Mai 2025 Staatssekretär bei der Bundesministerin für Forschung, Technologie und Raumfahrt.