Bruno Marek trat schon als Jugendlicher dem Bund der Industrieangestellten bei, wurde 1918 Mitglied der Sozialdemokratischen Arbeiterpartei und bald darauf Funktionär der Bezirksorganisation Mariahilf. Seit 1924 war er als Angestellter bei der Wiener Messe AG beschäftigt, deren Direktor er nach dem Zweiten Weltkrieg zwanzig Jahre lang sein sollte. Vorerst aber beendeten die Ereignisse des Februar 1934 seine Laufbahn: Bruno Marek wurde fristlos entlassen.

Mareks politische Karriere begann 1945. In diesem Jahr wurde er in den Wiener Gemeinderat gewählt, dem er – seit 1949 auch als dessen Vorsitzender – bis 1970 angehörte. Am 10. Juni 1965 übernahm Bruno Marek von Franz Jonas, der soeben zum Bundespräsidenten gewählt worden war, das Amt des Wiener Bürgermeisters.

Bruno Marek, der von 1965 bis 1967 auch Mitglied des Bundesrates war, galt als "Grandseigneur", der gerne zur Jagd ging und "so nebenbei" auch als Bürgermeister agierte. In seiner Amtszeit wurden der U-Bahn-Bau, die "Neue Donau" mit der Donauinsel und die UNO-City geplant.

Für einige Aufregung sorgte sein Konflikt mit Teilen der Parteijugend am 1. Mai 1968, als nach dem Aufmarsch der Wiener Sozialdemokraten Blasmusikkapellen aus den Bundesländern am Rathausplatz aufspielen sollten und einige hundert jugendliche Demonstranten dies mit dem Slogan "Mehr Sozialismus und weniger Blasmusik" verhindern wollten. Der Bürgermeister ließ den Platz schließlich von der Polizei räumen. Unter den vorübergehend Festgenommenen befand sich auch Bruno Aigner, der langjährige Sekretär Heinz Fischers.

Die Parteiführung kündigte ein Parteiverfahren gegen die Demonstranten an, worauf etliche VSStÖ-Mitglieder freiwillig aus der Partei austraten. Durch diese Härte, schreiben Paulus Ebner und Karl Vocelka in ihrem Buch "Die zahme Revolution", habe die SPÖ "auf der Linken" viele Sympathien verloren.

Bruno Marek, der sein Amt im Dezember 1970 aus Altersgründen zurücklegte, war einer der Initiatoren des 1963 gegründeten Dokumentationsarchivs des österreichischen Widerstandes (DÖW), dessen Präsident er nach Beendigung seiner aktiven politischen Karriere von 1971 bis 1984 war.

Die in den Jahren 1985 bis 1988 errichtete Wohnhausanlage, 6., Gumpendorfer Straße 40, wurde 1994 Bruno-Marek-Hof benannt.