Актёрский дебют Пио Мармая состоялся на съемках фильма «Дидин» в 2008 году, где он сыграл небольшую роль молодого парня Жереми. В этом же году он снялся в роли Альбера Дюваля в фильме Реми Безансона «Первый день оставшейся жизни», за которую был номинирован как самый перспективный актёр на французскую национальную кинопремию «Сезар».
Кроме кино и телевидения Пио Мармай играет на театральной сцене.

Фильмография:

Год	Название	Оригинальное название	Роль
2011	Секса много не бывает	Un heureux événement	Николас
	Нежность	La Délicatesse	Франсуа, муж Натали
2015	Наше будущее	Nos futurs	Тома
2017	Санта и компания	Santa et Cie	Тома
2018	Нежная рука закона	En liberté!	Антуан
2023	Три мушкетёра	Les Trois Mousquetaires	Портос