Markus Rothhaar studierte Philosophie, Geschichte und Biologie an den Universitäten Saarbrücken, Heidelberg und Tübingen. Im Jahr 2000 promovierte er an der Eberhard-Karls-Universität Tübingen mit der Arbeit „Metaphysik und Negativität. Eine Studie zur Struktur der Hegelschen Dialektik nach der Wissenschaft der Logik”. Anschließend war er in Brüssel und Straßburg als wissenschaftlicher Mitarbeiter für den Bereich Bioethik im Europaparlament tätig. Zwischen 2002 und 2005 war er Referent der SPD-Bundestagsfraktion für die Enquete-Kommissionen „Recht und Ethik der modernen Medizin“ bzw. „Ethik und Recht der modernen Medizin“.
Rothhaar hatte Lehraufträge für Medizinethik an der Charité (Humboldt-Universität zu Berlin) und der Universität Potsdam. Ab November 2007 lehrte und forschte er als wissenschaftlicher Mitarbeiter der Professur für Ethik in der Medizin am Institut für Geschichte und Ethik der Medizin der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. Zudem war er zwischen 2009 und 2010 Fellow am Bielefelder Zentrum für interdisziplinäre Forschung (Forschungsgruppe „Herausforderungen für Menschenbild und Menschenwürde durch neue Entwicklungen der Medizintechnik“). Von 2010 bis 2013 folgte eine Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl von Prof. Dr. Thomas Sören Hoffmann (Lehrgebiet Philosophie II/Praktische Philosophie) der Fernuniversität Hagen. Professor Rothhaar ist Mitglied der Interdisziplinären Arbeitsgruppe „Gesundheitsfürsorge zwischen Markt und Staat“ der Forschungsstätte der Evangelischen Studiengemeinschaft (FEST) e.V. Seit Mai vergangenen Jahres vertrat er zunächst die Stiftungsprofessur für Bioethik an der KU, auf die er nun berufen wurde.