Marc Kilchenmann studierte Fagott (Ingo Becker, Eckart Hübner) und Komposition (Urs Peter Schneider). Zudem belegte er die Studiengänge Elementare Musikpädagogik und Research on the Arts.
Nach 25 Jahren als Kammermusiker, Solist und Orchesterfagottist widmet sich Marc Kilchenmann heute hauptsächlich der Komposition und Improvisation, verbunden mit musikwissenschaftlichen Forschungen im Bereich der Neuen Musik. Nebst Studien zu Hermann Meier beschäftigte sich Kilchenmann mit der formalen Konstituierung des Gesamtwerkes von Jean Barraqué und promovierte mit einer Arbeit zur 'Extended Just Intonation' am Beispiel des US-amerikanischen Komponisten Ben Johnston. Aktuell ist ein Forschungsprojekt zu den Elektronikpionier*innen Else Marie Pade und Magnús Blöndal Jóhannsson in Vorbereitung.
Zusammen mit Dominik Blum und Alex Riva bildet er das «Finest special Impropunk»-Trio kilirlumb. Marc Kilchenmann ist Vater von zwei Kindern und arbeitet als Dozent an der Hochschule der Künste Bern.