Pierre Marie nacque a Parigi il 9 settembre del 1853 da una ricca famiglia borghese e ricevette la sua prima educazione in un collegio a Vanves. Seguendo la volontà del padre si laureò in legge, ma successivamente decise di iscriversi alla facoltà di Medicina. Dopo essersi laureato in questa facoltà, egli fu nominato "Interne des hôpitaux" nel 1878, e intraprese gli studi di neurologia sotto la guida di Jean-Martin Charcot presso l'ospedale Salpêtrière di Parigi. Nel 1883 conseguì il dottorato in Medicina con una tesi sul morbo di Basedow, allegando una descrizione grafica del tremore osservato nelle braccia tese e nelle dita, un fenomeno che aveva cominciato a studiare, mentre era uno studente di medicina. Pierre Marie divenne ben presto uno dei migliori allievi di Charcot, allora al culmine della sua carriera, acquisendo rapidamente i titoli di "chef de clinique" e "chef de laboratoire". Pierre Marie fu un fervente sostenitore dell'approccio clinico-anatomico adottato da Charcot nello studio delle patologie neurologiche, e lo fece suo durante tutta la sua lunga carriera. Il contributo più importante apportato da Marie fu comunque aver delucidato una neuropatologia organica a tutti i livelli: corticale, sottocorticale, spinale e periferica. Promosso "médecin des Hôpitaux" a Parigi nel 1888, fu nominato "agrégé" presso la Facoltà di Medicina di Parigi nel 1889.