Nato a Roma l'11 ottobre 1967, Gian Marco Tognazzi è figlio d'arte da parte di entrambi genitori, è, infatti, il secondogenito dell'attore e regista della commedia italiana Ugo Tognazzi, avuto dal matrimonio con l'attrice romana Franca Bettoja. I primi passi sul set Gianmarco li muove proprio seguendo il padre, dove viene a contatto con quel mondo che già dall'infanzia lo assorbe totalmente; di fatto, il suo debutto cinematografico avviene molto presto: nel 1974, all'età di sette anni, compare in Non toccare la donna bianca, pellicola italo-francese con Catherine Deneuve e Marcello Mastroianni, nonché lo stesso Ugo. Seguono partecipazioni ad altri film in cui figura il padre, come Romanzo popolare (1974) di Mario Monicelli, fino al 1984, quando distaccatosi dalla figura genitoriale, prende parte alla commedia di Carlo Vanzina Vacanze in America, accanto a Jerry Calà, Christian De Sica e Claudio Amendola. Sono questi gli anni della formazione professionale di Tognazzi e la sua giovinezza gli favorisce ruoli di rilievo in personaggi adolescenti, come quello di Cody nella commedia sentimentale Sposerò Simon Le Bon (1986).
Sebbene si sia distaccato presto dal padre per intraprendere una carriera a sé, nel 1988 si trova sul set di Arrivederci e grazie di Giorgio Capitani per una riunione di famiglia con il padre e Ugo e il fratello Ricky, dove interpretano proprio un padre con i suoi due figli. Nel 1989 gli viene data una grande possibilità televisiva con la conduzione del Festival di Sanremo insieme a Danny Quinn, Rosita Celentano e Paola Dominguin; possibilità che conferma la sua fama in quel periodo come volto noto al pubblico italiano. Nello stesso anno inizia a studiare recitazione e si dedica al teatro, esibendosi prima per locali, per poi dedicarsi nel nuovo millennio in particolare ai musical.
Nel frattempo porta avanti l'impegno nel cinema, consegnando agli anni '90, dopo la morte del padre, diverse interpretazioni che vanno dalla drammaticità di Crack (1991) di Giulio Base a quella più leggera di Ultrà (1991) per la regia del fratello Ricky, passando per la violenza di Teste rasate (1993) fino a raggiungere la comicità con I laureati (1995) di Leonardo Pieraccioni. In questi anni viene diretto ben due volte da Angelo Longoni nelle commedie in Uomini senza donne (1996) e Facciamo fiesta (1997), dove incontra il collega Alessandro Gassman, con cui collaborerà altre volte nel corso degli anni. Successivamente è di nuovo diretto dal fratello nel dramma politico Il decisionista (1997) e nel la commedia Io no, che Ricky gira insieme alla moglie Simona Izzo nel 2003; nello stesso anno è anche uno dei protagonisti dell'esordio alla regia di sua sorella Maria Sole Tognazzi con Passato prossimo (2003).
Gli anni Duemila lo vedono intervallarsi tra pellicole più impegnate e impegnative, come gli storici Cecenia (2004) e Guido sfidò le Brigate rosse (2007), ad altre di stampo prettamente comico, come Ex (2009), Natale a Beverly Hills (2009), I soliti idioti - Il film (2011) e Poveri ma ricchi (2016). Sono anche anni questi, in cui il suo valore come attore viene riconosciuto non solo in Italia, dove viene candidato ai Nastri d'argento per la sua interpretazione in Romanzo criminale (2005), ma anche internazionalmente con la partecipazione, seppur piccola, a To Rome with Love (2012) di Woody Allen.
Importante nel nuovo millennio è anche l'impegno televisivo, che vede Tognazzi sul set di alcune miniserie biografiche, come Francesco (2002) e Pietro Mennea - La freccia del Sud, e altre di genere poliziesco, tra cui Il bene e il male (2009) e Squadra antimafia - Palermo oggi (2011). Nel 2013 è tornato di nuovo sul palco sanremese dell'Ariston come ospite del Festival, ma anche nel 2018 insieme al cast di A casa tutti bene (2018) e al regista Gabriele Muccino, a cui interpreta il figlio di Sandra Milo e compagno di Giulia Michelini, attrice con cui ha condiviso spesso la scena in TV.