Родился в 1946 году в Одессе. Получил музыкальное образование как скрипач в знаменитой школе им. Столярского и в Кишиневской государственной консерватории. С начала 70-х годов Марк Горенштейн живет в Москве. Работал в оркестре Большого театра, затем в государственном академическом симфоническом оркестре под управлением Евгения Светланова. В 1984 году окончил дирижерский факультет Новосибирской консерватории в классе Арнольда Каца. Еще студентом, в 1982 году, Марк Горенштейн стал лауреатом Всероссийского конкурса дирижеров. Профессию дирижера маэстро осваивал уже с 70-х годов, когда, будучи артистом Госоркестра СССР, начал выступать с симфоническими оркестрами в России и за рубежом. Тогда же, с благословения Евгения Светланова, Марк Горенштейн впервые встал за пульт Госоркестра, успешно проводя репетиции и некоторые выступления оркестра.
В 1985 года Марк Горенштейн стал главным дирижером Будапештского симфонического оркестра (MAV). «Он открыл новую эру в истории венгерской симфонической музыки», – так отзывалась венгерская пресса о деятельности маэстро. В 1989 году Марк Горенштейн становится главным дирижером симфонического оркестра города Пусана (Южная Корея). В качестве приглашенного дирижера музыкант выступал во многих странах мира (Австрии, Голландии, Италии, Испании, Франции, Японии, Чехословакия, Англия).
Важным этапом в творческой биографии Марка Горенштейна явилась его деятельность в созданном и возглавленном им Российском государственном симфоническом оркестре «Молодая Россия», образованном на базе Российского государственного симфонического оркестра для детей и юношества в 1993 году. За 9 лет оркестр под руководством Марка Горенштейна вырос в один из лучших симфонических коллективов России, обрел собственное значительное место в музыкальной жизни страны. Этот первоклассный коллектив с успехом гастролировал во многих городах и странах мира, выступал с блестящими солистами и дирижерами, записал 18 дисков.
1 июля 2002 года Марк Горенштейн был назначен художественным руководителем и главным дирижером ГАСО России. Придя в прославленный коллектив с твердым намерением возродить былую славу Госоркестра, Марк Горенштейн со своими музыкантами за 3 года добился значительных результатов. Сегодня Госоркестр – один из лучших симфонических оркестров мирового уровня, широко известный и почитаемый как в России, так и за рубежом. Коллектив выступает в крупнейших залах, сотрудничает с самыми именитыми солистами и дирижерами.