Родился 7 октября 1940 г. в гор. Кропоткин Краснодарского края РСФСР (ныне РФ).
В 1965 г. окончил Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (ныне Московский авиационный институт - национальный исследовательский университет).
В 1961-1963 гг. работал на авиационном заводе в Комсомольске-на-Амуре (ныне Комсомольский-на-Амуре авиационный завод имени Ю. А. Гагарина, КнААЗ, филиал ПАО "Компания "Сухой").
В 1964 г. Константин Марбашев перешел на должность инженера-конструктора в московское конструкторское бюро Павла Сухого (ныне бюро также входит в ПАО "Компания "Сухой").
В 1974-1983 гг. занимал пост ведущего конструктора по особо сложным проектам. Руководил испытаниями фронтового бомбардировщика Су-24 и фронтового истребителя Су-27 (летно-конструкторские, государственные, войсковые и др. виды специальных летных испытаний).
В 1983 г. был назначен заместителем главного конструктора, руководителем работ по тематике самолетов корабельного базирования. В 1989 г. являлся главным конструктором корабельного варианта истребителя - Су-27К.
В 1990–1991 гг. осуществлял руководство и участвовал в освоении серийного производства корабельных самолетов на Комсомольском-на-Амуре авиационном производственном объединении (ныне - КнААЗ).
В период с 1992 по 1999 гг. был заместителем генерального конструктора по морской тематике. В 1994 г. обеспечил завершение летных испытаний палубного истребителя Су-27К и его освоение в строю (в 1998 г. самолет был принят на вооружение РФ под обозначением Су-33). В 1990-2000-х гг. был главным конструктором по самолету Су-27КУБ (Су-33УБ, первый полет - в 1999 г., проект был закрыт в 2009 г.).
Константин Марбашев умер 13 апреля 2021 г. в возрасте 80 лет.
Константин Марбашев был награжден орденом "За заслуги перед Отечеством" IV ст. (2002, за работу над Су-33). Являлся лауреатом Государственной премии СССР и Государственной премии РФ, премии имени П. О. Сухого I ст.
Почетный авиастроитель.
Был автором 16 изобретений и патентов.