Nato in una famiglia d'artisti (era figlio dello scultore Leone Tommasi e fratello del noto pittore Riccardo Tommasi Ferroni), si laureò in Lettere all'Università di Firenze, conseguendo nel 1966 il dottorato in Storia dell'Arte, con una tesi su Pietro Tacca.

Tra il 1948 e il 1958 frequentò lo studio di Pietro Annigoni, disegnando, dipingendo e progressivamente rivolgendo il suo impegno alla scultura.

Marcello Tommasi visse principalmente tra Firenze e la Versilia, spostandosi spesso nell'amata Parigi. Maestro dell'arte figurativa, lavorò molto sia nell'ambito dell'arte sacra che in quella secolare, prendendo spesso spunto dai miti greci. La sua enorme produzione comprende centinaia di opere fra disegni, bozzetti, sculture, dipinti e affreschi.