Marc Baldus hat mit der Entwicklung seiner Methoden Pionierarbeit bei der Anwendung der Festkörper-NMR Spektroskopie auf biologische Systeme geleistet. Er gehörte weltweit zu den ersten, denen es gelang, die drei-dimensionale Struktur eines kugelförmigen Proteins im festen Zustand zu bestimmen. In seiner weiteren Forschungsarbeit beschäftigt er sich unter anderem mit der Faltung bestimmter Proteine, die bei Erkrankungen des Nervensystems wie Alzheimer oder Parkinson auftreten. In Kooperation mit anderen Arbeitsgruppen untersucht er darüber hinaus die Bindung von spezifischen Molekülen an Ionenkanäle und membrangebunde Rezeptoren. Diese Prozesse spielen beim Stoffwechsel der Zelle, aber auch bei der Wirkung von Toxinen eine zentrale Rolle.
Nach Forschungsarbeiten in Zürich und Nijmegen promovierte Marc Baldus 1996 an der ETH Zürich bei Richard Ernst (Nobelpreis für Chemie 1991) und Beat Meier. Nach seiner Promotion wechselte er als Postdoc zu Robert G. Griffin an das MIT in Cambridge/USA. Im Anschluss erhielt er eine Stelle als Privatdozent an die Universität Leiden. Seit 2000 ist Marc Baldus selbständiger Forschungsgruppenleiter der Arbeitsgruppe "Festkörper-NMR-Spektrokopie" am MPI für biophysikalische Chemie in Göttingen.