Urodził się 23 października w Krakowie. Studiował teorię muzyki i kompozycję pod kierunkiem Bogusława Schaeffera, muzykę elektroniczną u Józefa Patkowskiego oraz grę na organach w klasie Leszka Wernera w Państwowej Wyższej Szkole Muzycznej w Krakowie (obecnie Akademia Muzyczna w Krakowie). Pracuje jako wykładowca na Wydziale Kompozycji macierzystej uczelni. Ponadto od 1976 pracuje w Studiu Muzyki Elektroakustycznej krakowskiej akademii, a od 2000 pełni funkcję jego kierownika. W 2011 roku uzyskał tytuł profesora sztuki. Od 2012 prowadzi Pracownię Audiosfery Wydziału Intermediów Akademii Sztuk Pięknych w Krakowie.
W 1977 założył Stowarzyszenie Artystyczne "Muzyka Centrum", prowadzące szeroko zakrojoną działalność koncertową. Od 1979 jest członkiem Grupy Krakowskiej. Jest również założycielem i współtwórcą wielu zespołów: Pociąg Towarowy, Studia MCH, Studia Ch&K (z Krzysztofem Knittlem), grupy CH&K&K (z Knittlem i Włodzimierzem Kiniorskim), mc2 duo (z Marcelem Chyrzyńskim), Double Mark (z Markiem Polishookiem), Inifinity Quartett (z Keirem Neuringerem, Ryanem Zawelem, Rafałem Mazurem), Natural Plastic (z Amy Knoles), Kinetic Trio (z Kiniorskim i Mazurem) oraz dizzy kinetics (z Łukaszem Szałankiewiczem). Od 2012 roku współtworzy także kolektyw naukowo-badawczy GrupLab, funkcjonujący w ramach Studia Muzyki Elektroakustycznej. Zespół nie ma stałego składu, zajmuje się alternatywnymi koncepcjami artystyczno-badawczymi, głównie improwizacją swobodną, w tym od roku 2015 serią Plejrek.
Marek Chołoniewski pisze muzykę instrumentalną i elektroakustyczną, dla radia i telewizji oraz do filmu. Jest autorem instalacji dźwiękowych i wideo, projektów audiowizualnych, przestrzennych i sieciowych. Od 1984 koncertuje, prowadzi kursy i wykłady w wielu krajach Europy, Azji, Ameryki Północnej i Południowej.
Jest inicjatorem, dyrektorem artystycznym, koordynatorem i partnerem wielu międzynarodowych projektów artystycznych: seria Audio Art (1987), Festiwal Audio Art (od 1993), Międzynarodowe Warsztaty Muzyki Współczesnej Kraków/Stuttgart (z Matthiasem Hermannem, 1993), Internationale Akademie für Neue Komposition und Audio Art w Tyrolu (z Marianne Penz van Stappershoef w latach 1993-99), Filmy Nieme z Muzyką Live (1994), GlobalMix (1998), Statek Artystów (2000), GPS-Art (2000), Ensemble Spiel (ze Stephanem Meierem i Musik für heute, Hanower, 2003), Bridges i European Modern Orchestra (z Krzysztofem Kwiatkowskim, 2003-2007), Polskie Stowarzyszenie Muzyki Elektroakustycznej (polska sekcja CIME/ICEM, 2005), Polska Sztuka Dźwiękowa w Chinach, Chińska Sztuka Dźwiękowa w Polsce, Polska Sztuka Dźwiękowa w Tybecie (z Dicksonem Dee i Zenialem 2006-2008), PAFME (z Benem Boretzem i Dorotą Czerner, 2006), European Course for Musical Composition and Technologies (z IRCAM, 2006-2008), Dni Kultury Polskiej w Luksemburgu (z Marcinem Wierzbickim, 2008).
Marek Chołoniewski w 2006 otrzymał Nagrodę Honorową Związku Kompozytorów Polskich, Nagrodę Ministra Kultury oraz Independent Project Grant fundacji CEC ArtsLink w Nowym Jorku.
Od 2008 pełnił funkcję sekretarza, zaś od 2011 jest przewodniczącym Międzynarodowej Konfederacji Muzyki Elektroakustycznej (CIME/ICEM).
