Marcantonio Colonna nacque a Lanuvio (cittadina chiamata in quel tempo Civita Lavinia) da Ascanio Colonna, secondo duca di Paliano e conte di Tagliacozzo (fratello della poetessa Vittoria Colonna) e da Giovanna d'Aragona, nipote del re Ferdinando I di Napoli; venne insignito del cavalierato dell'Ordine del Toson d'Oro.
Diseredato dal padre per ribellione, nonostante fosse l'unico erede maschio vivente, riuscì a tornare in possesso dei domini colonnesi solo dopo circa un decennio nel 1562, anche grazie all'appoggio di papa Pio IV, dovendo però vendere alcuni feudi tra cui Nemi, Ardea e Civita Lavinia per risanare il dissesto finanziario lasciato da Ascanio.
In occasione della guerra di Siena (1553-1554) venne nominato comandante della cavalleria spagnola e capitano generale dell'esercito.
Per togliergli il Ducato di Paliano papa Paolo IV scatena una guerra al re di Spagna, re anche di Napoli, che si conclude con il trattato di Cave. Alla morte di Paolo IV Marcantonio Colonna rientra in possesso dei suoi feudi, tranne Paliano, che recupererà solo sotto Pio V che nel 1569 lo eleva a principato.
Nel 1570 venne nominato capitano generale della flotta pontificia da papa Pio V, mentre l'anno successivo Don Juan d'Austria lo nominò Capitano generale della flotta alleata nella guerra contro i musulmani.
Il Colonna fu uno dei principali protagonisti della battaglia di Lepanto (1571). L'anno precedente lo scontro svolse un ruolo diplomatico determinante: predispose i preparativi ed appianò le reciproche diffidenze tra Spagnoli e Veneziani. Nella battaglia (7 ottobre 1571), la nave ammiraglia di Colonna e la reale di Giovanni d'Austria catturarono l'ammiraglia della flotta turca. Al suo ritorno a Roma, papa Gregorio XIII lo riconfermò capitano generale della flotta pontificia e cercò di proseguire la guerra in Terra Santa sull'onda della vittoria di Lepanto. Questa intenzione fallì dopo la firma della pace tra Venezia e i Turchi (1573), quando la Lega cristiana si sciolse. Le gesta eroiche di Marcantonio a Lepanto furono il principale motivo ispiratore degli apparati pittorici della Galleria Colonna realizzata circa un secolo dopo nel palazzo di famiglia a Roma.
Soggiornò a lungo ad Avezzano dove aveva fatto costruire un fontanile ancora oggi esistente. In città era molto amato. Qui nel 1575 innalzò di un piano il castello precedentemente edificato dagli Orsini, fece realizzare una loggia che si affacciava sul lago Fucino, trasformò il parco retrostante in giardino all'italiana e fece realizzare un nuovo portale accanto a quello ogivale degli Orsini con iscrizione sovrastante a ricordo della vittoria a Lepanto.
Marcantonio Colonna fu anche signore di Marino. La battaglia di Lepanto fu di enorme importanza per la popolazione marinese, tanto che a Marino viene ancora ricordata all'interno della locale Sagra dell'Uva, la festa profana che nell'ultimo secolo si è andata a sovrapporre alla festa religiosa, istituita da papa Pio V a seguito della vittoria riportata contro i Turchi, in onore della Madonna del Rosario, sotto la cui protezione era stata posta la spedizione navale. La Sagra dell'Uva, non a caso, si tiene ogni anno a Marino proprio la prima domenica di ottobre.
Il 4 gennaio 1577 Filippo II di Spagna lo nominò Viceré di Sicilia. Istituì una nuova suddivisione amministrativa del territorio del Regno di Sicilia: con la prammatica del 13 aprile 1583, infatti decretò l'istituzione delle Comarche, al cui centro vi erano le 42 città demaniali. Le funzioni principali erano amministrative, di riscossione dei tributi e censimento della popolazione.
Nel 1584 fu richiamato in Spagna, dove morì lo stesso anno all'età di quarantanove anni. Riportato successivamente in Italia venne sepolto nella collegiata di S. Andrea a Paliano.