Jean-Guy Marcheau est né à Montréal de parents d'origine acadienne. Son père était un ouvrier en verre, tandis que sa mère travaillait dans la santé. Il a commencé sa carrière artistique en jouant du théâtre amateur au collège Saint-Laurent, à Montréal. Sa première apparition professionnelle sur scène remonte à 1967 avec une pièce du metteur en scène Raymond Lavigne.
En 1968, il cofonde le théâtre français Le Rideau Vert avec les acteurs Jean-Louis Millette, Marcel Sabourin et Pierre Lebeau. Le Rideau Vert devient rapidement un des théâtres les plus importants de Montréal, connu pour ses productions audacieuses et innovantes.
En 1972, il joue son premier rôle à la télévision dans *La Petite Vie*, une série télévisée québécoise qui traite de la vie des immigrants acadiens à Montréal. Il y incarne le personnage de Guy LeBlanc, un jeune travailleur du bâtiment qui doit affronter les défis de sa vie quotidienne. La série est un grand succès et marque le début de la carrière télévisuelle de Jean-Guy Marcheau.
En 1976, il joue dans *Selena*, une autre série télévisée québécoise qui raconte l'histoire d'une jeune femme acadienne à la recherche de son identité. La série est également un succès critique et populaire et est considérée comme une des meilleures séries télévisées québécoises de tous les temps.
En plus de sa carrière à la télévision, Jean-Guy Marcheau a également joué dans de nombreux films et pièces de théâtre. Il a reçu plusieurs récompenses pour son travail, notamment deux prix Gémeaux, un prix Victoire du théâtre, et un prix Molière (la plus haute distinction artistique en France).
Jean-Guy Marcheau est marié à la comédienne et chanteuse Claire Boucher. Ils ont un fils ensemble, nommé Jean-Philippe Marcheau, qui est également acteur.