Biologo molecolare esperto nello studio dei cromosomi, Marco Foiani dirige all'IFOM l'unità di ricerca Integrità del genoma.
Nel 1985 a 24 anni si laurea in Scienze Biologiche presso l'Università degli Studi di Milano, dove nel 1988 ottiene il dottorato di ricerca discutendo una tesi sul processo di duplicazione del materiale genetico.
L'anno successivo si reca negli Stati Uniti per lavorare presso il National Institute of Child Health and Human Development di Bethesda, dove svolge il post-dottorato.
Nel 1991, a 30 anni, diventa ricercatore presso l'Università degli Studi di Milano e rientra in Italia. Con un piccolo gruppo di studenti comincia a svolgere la propria attività di ricerca indipendente. Una vivissima curiosità scientifica lo spinge a porsi domande e indagare sulle dinamiche molecolari che governano la vita della cellula e dei suoi cromosomi, per capirne il funzionamento.
Nel 1995 diventa professore associato di Biologia Molecolare presso l'Università degli Studi di Milano, che nel 2002 lo chiama a ricoprire il ruolo di professore ordinario nello stesso ambito disciplinare.
A IFOM Foiani si avvicina alla fine degli anni '90. «Ho rifiutato diverse offerte di lavoro all'estero perchè intravedevo a Milano, nel nascente progetto della FIRC, la concretizzazione di un sogno italiano: coagulare in un centro di ricerca forze scientifiche diverse, al fine di dare un significativo impulso alla ricerca oncologica molecolare».
Tra i primi ricercatori a trasferirsi nel nuovo Istituto FIRC di Oncologia Molecolare, nel 2000 dà vita nei laboratori IFOM all'unità di ricerca Integrità del genoma, con un programma interamente dedicato allo studio del ciclo vitale della cellula e dei sistemi messi in atto da questa per la salvaguardia del patrimonio genetico.
Nel 2008 la FIRC gli affida la direzione scientifica di IFOM, carica mantenuta fino ad Aprile 2022.
Dallo stesso anno Marco Foiani è anche condirettore del Campus IFOM-IEO e dal 2009 vice-presidente del CEN, il Centro Europeo di Nanomedicina, una realtà multi- e interdisciplinare promossa da IFOM e finalizzata allo sviluppo di una ricerca scientifica all'avanguardia fondata sull'integrazione di conoscenze provenienti da campi del sapere differenti, come la biomedicina, la fisica, la chimica, l'informatica o l'ingegneria.
All'attività di ricerca di Foiani sono legate diverse scoperte scientifiche.
La più importante è l'aver messo in luce come processi biologici fondamentali, ma tradizionalmente studiati separatamente, quali la progressione del ciclo cellulare, la replicazione dei cromosomi o la risposta cellulare alla presenza di danni al DNA, siano intimamente connessi e finemente orchestrati.
Il contributo seminale del suo lavoro scientifico alla conoscenza profonda e alla visione d'insieme di questi processi e delle forze molecolari che ne determinano l'integrazione permette oggi di comprendere meglio il funzionamento delle cellule sane di un organismo, ma spiega anche ciò che accade quando le normali regole di comportamento vengono sovvertite, come nel cancro, e svela aspetti basilari dei tumori e delle strategie messe in atto per curarli.
Diversi sono i premi e i riconoscimenti internazionali attribuitigli nel corso della sua carriera e con oltre 90 articoli scientifici pubblicati sulle più prestigiose riviste specialistiche internazionali, quali Nature, Science e Cell.