Marcus O. Rosenmüller, geboren am 27. Februar 1963 in Duisburg, begann während seines Studiums der Kommunikationswissenschaften in München erste Image- und Werbefilme zu drehen. 1991 gründete er mit Jörg Hoppe und Christoph Post die MME Film- und TV-Produktion und führte bis 1999 Regie bei zahlreichen Videoclips, u.a. für Udo Lindenberg, Jule Neigel oder Extrabreit.

Mit der Kinokomödie "Der tote Taucher im Wald" (2000, mit Dieter Pfaff) inszenierte Rosenmüller seinen ersten abendfüllenden Spielfilm. Mit dem Schauspieler Bruno Eyron und Werner Heinz gründete er im Jahr darauf die Casascania Filmproduktion. Danach verlegte er sich aufs Fernsehen und führte (zum Teil nach eigenem Drehbuch) bei zahlreichen TV-Serien und –Filmen Regie, etwa bei dem Drama "Die Mandantin" (2005, mit Barbara Rudnik), dem Thriller "Augenzeugin" (2008, ebenfalls mit Rudnik) oder dem aufwändigen Historienfilm "Gottes mächtige Dienerin" (2011) mit Christine Neubauer in der Rolle der berühmten Papst-Vertrauten Schwester Pascalina.

Mit dem Drama "Wunderkinder" meldete Rosenmüller sich 2011 als Kinoregisseur zurück. Der Film über zwei jüdische Mädchen, die sich mit ihren Familien 1941 in der Ukraine vor den Nazis verstecken müssen, startete im Frühherbst 2011 in den deutschen Kinos. "Wunderkinder" wurde unter anderem beim Giffoni Film Festival (Italien) und beim Jerusalem Film Festival (Israel) als Bester Film ausgezeichnet, war an den deutschen Kinokassen aber weniger erfolgreich.

In den nächsten Jahren realisierte Rosenmüller eine Vielzahl an TV-Produktionen (wobei er häufig als Markus Rosenmüller firmierte), darunter das Psychodrama "Am Ende der Lüge" (2013) sowie einige sehr erfolgreiche Episoden der Reihe "Der Taunuskrimi" (2014-2018). In dem Dokudrama "Die Affäre Borgward" (2019), mit Thomas Thieme in der Titelrolle, zeichnete er die Umstände des Untergangs der Carl F. W. Borgward GmbH Automobil- und Motoren-Werke in Bremen im Jahr 1961 nach. Beim Deutschen Wirtschaftsfilmpreis wurde der Film in der Kategorie "Wirtschaft gut erklärt" ausgezeichnet.

Rosenmüller inszenierte den Thriller "Flucht durchs Höllental" (2019) und dessen Fortsetzung "Der Feind meines Feindes" (2022) sowie Episoden der Krimireihen "Schwarzwaldkrimi" (2019, 2021) und "Ostfrieslandkrimi" (2023).

Beim Filmfest München 2024 stellte Marcus O. Rosenmüller seinen ersten Kinofilm seit 13 Jahren vor: "Münter & Kandinsky" (DE/CH), über die zunehmend toxische Liebesbeziehung zwischen der Malerin Gabriele Münter und dem russischen Künstler Wassily Kandinsky. Der deutsche Kinostart erfolgte im Oktober 2024.