Marc Caro et Jean-Pierre Jeunet se rencontrent au Festival d’animation d’Annecy, où Marc Caro s’était rendu pour vendre « Fantasmagorie », une revue sur le dessin animé qu’il venait d’achever. Un grande complicité naîtra entre eux deux, ainsi que de nombreux projets.
Seul et avec son compagnon, il réalisera de nombreuses planches de bandes dessinées pour les revues « Fluide Glacial » , « Charlie Mensuel », mais surtout « Métal Hurlant » dont il était un grand fan, et qui lui permit de véritablement intégrer le milieu.

Ses histoires situées dans les années soixante dix, traduisent un univers punk, assez glauque.
Son premier film réalisé, avec Jean-Pierre Jeunet, est un court-métrage d’animation L’évasion en 1978, et celui qui suivra un an plus tard Le Manège recevra les honneurs des Césars.

Le Bunker De La Derniere Rafale est leur premier long-métrage. Puis Marc Caro s’écarte ensuite pour un temps du cinéma, pour réaliser des clips et des génériques d’émissions de télévision, avant de revenir en 1991, aux côtés de Jean-Pierre Jeunet pour le film Delicatessen, leur premier long-métrage.
Ils écrivent ensemble le scénario de La Cité Des Enfants Perdus en 1995, mais qu’ils ont beaucoup de mal à réaliser, et c’est finalement Delicatessen, qui aboutira en premier.

Marc Caro fait la conception graphique pour Jan Kounen dans Vibroboy et dans Le Dernier Chaperon Rouge. En 2004, il fait la conception des hiéroglyphes pour Blueberry de Jan Kounen.

Mais Marc Caro a aussi à son actif une carrière d’acteur, et il apparapit ainsi dans beaucoup de ses films. En 2002, c’est sous la caméra de Kiki Picasso, qu’il est dirigé dans Traitement De Substitution N°4.
En 2007, il revient derrière la caméra avec la fiction Dante 01.