Par l'étendue et la singularité de son répertoire, son timbre si reconnaissable et sa diction ciselée, Marc Mauillon occupe une place toute personnelle sur la scène lyrique actuelle. Tantôt baryton, tantôt ténor, ce caméléon déploie et adapte ses couleurs au gré des musiques et des personnages qu'il rencontre.
 
À l’opéra il est tantôt loufoque (Papageno, Monostatos, Bobinet de la Vie Parisienne, Mercure d’Orphée aux enfers, moine du King Arthur de Shirley & Dino, Le Mari des Mamelles de Tirésias de Poulenc, Momo de l'Orfeo de Rossi, Robert le Cochon de M.O. Dupin, Seymour de La Petite Boutique des Horreurs), divinité maléfique (la Haine dans Armide de Lully, Tisiphone dans Hippolyte et Aricie, Sorceress dans Dido & Aeneas), tragédien (rôles titres d’Egisto de Cavalli, Orfeo de Monteverdi, Pelléas de Debussy, Adonis de Blow, Pélée dans Alcione de Marais...) ou même tragédienne (Raulito dans Cachafaz de Strasnoy).

En concert, il chante aussi bien des airs de cour (Lambert, Charpentier, Bacilly...) que des petits ou grands motets français (Charpentier, Lully, Rameau, Desmarest, Campra, Couperin), du madrigal italien (Monteverdi, Gesualdo), des cantates sacrées ou profanes (Bach, Haendel, Vivaldi, Telemann, Monteclair, Clérambault), des programmes de musique médiévale ou renaissante.

Il travaille avec les chefs d’orchestre W. Christie (il est Lauréat du premier Jardin des Voix de 2002), M. Minkowski, R. Pichon, C. Rousset, A. Altinoglu, J. Savall, V. Dumestre, H. Niquet, E. Haïm, L. Campellone, M. Pascal, G. Jourdain, K. Karabits, L. Langrée, F.-X. Roth, L. Hussein… et les metteurs en scène L. Hemleb, D. Warner, B. Lazar, I. Alexandre, R. Carsen, J. Mijnssen, B. Twist, V. Lesort & C. Hecq, C. Klapisch, M. Clément. 

Le récital et la musique de chambre tiennent une place de choix dans son parcours. Ces programmes questionnent toujours fortement le rapport entre musique, poésie et vocalité, que ce soit Machaut (avec P. Hamon, V. Biffi et A. Mauillon), Peri et Caccini (avec A Mauillon), ou plus récemment Je m’abandonne à vous autour des poésies de la Comtesse de la Suze (avec A. Mauillon et M. Rignol), les Leçons de Ténèbres de Lambert (avec M. Rignol, T. Roussel et M. Mankar-Bennis), Poulenc/Eluard (avec G. Coppola), les musiciens de la Grande Guerre et Fauré et ses poètes (avec A. Le Bozec). En 2024 paraissent Ronsard et la musique, cueillez cueillez votre jeunesse (avec Doulce Mémoire et A. Le Bozec) et The experts : Bach & Silbermann families (avec Les Surprises). En 2016, il crée Songline, un récital monodique a capella, en mouvement et en lumière. 

Pour la saison 2024-2025, il incarne Momus et Mercure dans Les fêtes d’Hébé à l’Opéra Comique (W. Christie/R. Carsen) et Pollux dans Castor et Pollux à l’Opéra de Paris (T. Currentzis/P. Sellars). Il sera également Silvio dans le Docteur Miracle de Bizet au Théâtre du Châtelet. Il retrouve également l’ensemble les Suprises, les Arts Florissants, les Trouveurs, les Joueurs de traverse, Pierre Hamon, Anne Le Bozec, Angélique Mauillon et Pascal Sanchez pour divers concerts et récitals. 

Régulièrement invité pour donner des Master-class, des stages ou des formations en France et à l’étranger, Marc Mauillon a enseigné de 2018 à 2024 l’interprétation de la musique profane médiévale à la Sorbonne (Master d’Interprétation des Musiques Anciennes) après avoir été professeur de chant au Pôle Sup’93 (Aubervilliers La Courneuve) de 2014 à 2018.