Né le 13 septembre 1946 à Glendale, en Californie, fils du compositeur Jack Marshall, Frank Marshall fait ses débuts dans l'industrie à la fin des années 1960 comme assistant du réalisateur Peter Bogdanovich, avant de devenir producteur sur des films comme Les Rues de la peur ou American Graffiti. En 1981, il rencontre Steven Spielberg et sa future épouse Kathleen Kennedy sur le tournage des Aventuriers de l'arche perdue, avant de cofonder avec eux la société Amblin Entertainment, qui produit dans la décennie suivante des classiques comme E.T., Gremlins ou Retour vers le futur. Il passe à la réalisation en 1990 avec Arachnophobie, film d'horreur avec Jeff Daniels, avant de fonder en 1991 avec Kathleen Kennedy leur propre société, The Kennedy/Marshall Company. Il réalise ensuite Les Survivants en 1993, récit du crash aérien dans la Cordillère des Andes, puis Congo en 1995, avant de revenir à la mise en scène en 2006 avec Antartica, prisonniers du froid. Depuis, il s'est principalement consacré à la production, notamment de la franchise Jurassic World, tout en réalisant occasionnellement des documentaires télévisés comme The Bee Gees : How Can You Mend a Broken Heart.
Frank Marshall puise dans sa longue proximité avec Steven Spielberg, dont il a produit la quasi-totalité des films depuis Les Aventuriers de l'arche perdue, une sensibilité pour le grand spectacle populaire mâtiné d'émotion. Son passage par le cinéma de Peter Bogdanovich, dont il fut l'assistant sur dix films, lui a transmis un classicisme narratif et un souci de la direction d'acteurs. Sa passion pour l'aventure et les grands espaces, perceptible dans Les Survivants ou Antartica, prisonniers du froid, s'accompagne d'un goût personnel pour la course à pied de fond, discipline qu'il a lui-même contribué à populariser en cofondant le Rock 'n' Roll Marathon. Son intérêt pour les récits de survie et de solidarité humaine face à l'adversité extrême irrigue directement ses choix de mise en scène.
Le cinéaste privilégie un classicisme narratif efficace, hérité de son expérience de producteur auprès des plus grands noms d'Hollywood, qui met l'accent sur l'émotion et le suspense plutôt que sur l'expérimentation formelle. Ses films de survie, comme Les Survivants ou Antartica, prisonniers du froid, se distinguent par une attention portée aux paysages extrêmes et à la solidarité entre les personnages confrontés à des conditions inhumaines. Son unique incursion dans l'horreur pure, Arachnophobie, mêle avec habileté suspense et humour noir dans un cadre de comédie américaine tranquille soudainement envahie par la menace. Sa double casquette de producteur et de réalisateur lui permet une maîtrise rare de tous les aspects de la fabrication d'un film, de l'écriture à la post-production.
En tant que producteur, Frank Marshall a reçu cinq nominations à l'Oscar du meilleur film, pour Les Aventuriers de l'arche perdue, La Couleur pourpre, Sixième Sens, Pur Sang : la légende de Seabiscuit et L'Étrange Histoire de Benjamin Button. Il a reçu avec Kathleen Kennedy l'Irving G. Thalberg Memorial Award de l'Académie des Oscars en 2018, récompensant l'ensemble de leur œuvre de producteurs. Son documentaire télévisé The Bee Gees : How Can You Mend a Broken Heart a été nommé à six reprises aux Emmy Awards.
Kathleen Kennedy, son épouse depuis 1987, demeure sa collaboratrice la plus constante depuis la fondation d'Amblin Entertainment jusqu'à celle de The Kennedy/Marshall Company. Steven Spielberg a produit ou coproduit la quasi-totalité de ses films en tant que réalisateur, notamment via Amblin. Il a également travaillé à plusieurs reprises avec des réalisateurs comme Paul Greengrass, Robert Zemeckis et Peter Bogdanovich en tant que producteur.
La survie collective face à des conditions extrêmes, qu'il s'agisse d'un crash aérien dans les Andes ou du froid polaire de l'Antarctique, occupe une place centrale dans sa filmographie de réalisateur. L'aventure et l'exploration de territoires hostiles, entre jungle africaine dans Congo et glaces australes dans Antartica, structurent également une large part de son travail. La solidarité et le lien entre l'homme et l'animal, incarnés par les chiens de traîneau d'Antartica, prisonniers du froid, viennent nuancer la dureté de ses récits de survie. Enfin, un savoir-faire de conteur populaire, hérité de décennies passées à produire les plus grands succès d'Hollywood, imprègne l'ensemble de ses réalisations.