Den 5. mai 2009 ble det gjort kjent at Deschamps var ansatt som trener for Marseille. I sin første sesong under Deschamps vant klubben Ligue 1, atten år etter forrige gang de vant ligaen. Laget kom på andreplass året etter. Deschamps forlenget kontrakten to ganger og hadde kontrakt fram til 2014. Den 13. mars 2012 gikk Marseille videre til kvartfinalen i Mesterligaen for første gang siden 1993. Klubben vant også cupen tre ganger under hans ledelse, i 2010, 2011 og 2012. I juli 2012 ble han og klubben enige om å terminere kontrakten, etter at laget ikke hadde klart å komme høyere enn 10. plass i ligaen.